Multivalent targeting of GLUT5-transporters through wormlike micelles with controlled size, stability, and ligand density

• Applicants: Privatdozent Dr. Michael Gottschaldt; Professor Dr. Felix H. Schacher
• Subject Area: Preparatory and Physical Chemistry of Polymers
• Term: from 2016 to 2020
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 317002573

• Final Report Year: 2021

Final Report Abstract

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass im Laufe des Projektes eine Toolbox entwickelt werden konnte, welche sich zur Herstellung und Weiterentwicklung der angestrebten Nanocontainer für den Transport von Wirkstoffen in Krebszellen einsetzen lässt. Die Herstellung wohldefinierter Polymere mit unterschiedlichen Monomeren ließ sich durch Variieren der Parameter der AROP und einer geeigneten Methode zum Entfernen häufiger Nebenprodukte realisieren. Obwohl bei der Herstellung der Zuckerderivate von dem ursprünglich gewünschten 2,5-Anhydromannitol auf funktionalisierte Glucose- und Fructosemoleküle übergegangen wurde, können Erkenntnisse aus der Synthese letzterer dazu genutzt werden, den Rahmen der nutzbaren Moleküle hier noch zu erweitern. Die Anbringung mittels Thiol-En-Reaktion schien bis auf Weiteres nicht durch die Struktur der Zuckerderivate beeinflusst zu werden, solange die Thiolgruppe sterisch gut zugänglich ist. Auch die Azid-Alkin-Reaktion als Alternative bietet Möglichkeiten zur weiteren Entwicklung Fructosefunktionalisierter Strukturen. Bei der Assemblierung der Polymere konnten im Laufe des Projektes nicht nur sphärische, sondern auch wurmförmige Mizellen generiert werden. Erkenntnisse über den Zusammenhang zwischen Monomerstruktur sowie Blocklängenverhältnis und Lösungsstruktur der Mizellen konnten und können zur gezielten Synthese weiterer, zum Beispiel pH-responsiver, Monomere genutzt werden. Die Funktionalisierung von Polyplexen mit Fructose erweiterte zudem das Anwendungsgebiet, da in diese beispielsweise DNA-Moleküle verkapselt werden können. Erste Zellexperimente zeigten wie erhofft eine erhöhte Aufnahme der Partikel in Zellen, wenn diese mit einer bestimmten Oberflächenkonzentration an Fructose- oder Glucosemolekülen versehen waren. Weiterführende Studien, vor allem in Bezug auf den Aufnahmemechanismus sowie die Auswirkungen der Anbringung von Fructose wären wünschenswert.

Publications

• Carbohydr. Res. 2017, 446–447, 19-27
  M. Pröhl, P. D. Moser, J. A. Czaplewska, P. Hoffmann, T. Buś, A. Traeger, H. Goerls, U. S. Schubert, M. Gottschaldt
  
• Macromol. Biosci. 2017, 1600502
  C. Englert, M. Pröhl, J. A. Czaplewska, C. Fritzsche, E. Preußger, U. S. Schubert, A. Traeger, M. Gottschaldt
  
• Macromol. Biosci. 2018, 18, 1700396
  T. C. Majdanski, D. Pretzel, J. A. Czaplewska, J. Vitz, P. Sungur, S. Höppener, S. Schubert, F. H. Schacher, U. S. Schubert, M. Gottschaldt
  
• Polym. Chem. 2018, 9, 2247-2257
  J. K. Elter, G. Sentis, P. Bellstedt, P. Biehl, M. Gottschaldt, F. H. Schacher
  
• Prog. Polym. Sci. 2018
  C. Englert, J. C. Brendel, T. C. Majdanski, T. Yildirim, S. Schubert, M. Gottschaldt, N. Windhab, U. S. Schubert
  
• Polym. Chem. 2019, 10, 5425-5439
  J. K. Elter, P. Biehl, M. Gottschaldt, F. H. Schacher
  
• Polym. Chem. 2019, 10, 593-602
  O. Eckardt, S. Seupel, G. Festag, M. Gottschaldt, F. H. Schacher
  
• Colloids and Surfaces a-Physicochemical and Engineering Aspects 2020, 597
  J. A. Czaplewska, G. Gangapurwala, A. Vollrath, M. Prohl, T. Majdanski, D. Pretzel, S. Hoeppener, U. S. Schubert, M. Gottschaldt
  
• Eur. Polym. J. 2020, 122
  T. Wloka, S. Czich, M. Kleinsteuber, E. Moek, C. Weber, M. Gottschaldt, K. Liefeith, U. S. Schubert
  
• Molecules 2020, 25
  S. Czich, T. Wloka, H. Rothe, J. Rost, F. Penzold, M. Kleinsteuber, M. Gottschaldt, U. S. Schubert, K. Liefeith
  
• Biomacromolecules 2021, 22, 1458–1471
  J. K. Elter, S. Quader, J. Eichhorn, M. Gottschaldt, K. Kataoka, F. H. Schacher