Neue Tritylradikale zur Studie von Biopolymeren mittels NMR- und ESR-Spektroskopie

• Antragsteller: Dr. Thomas Halbritter
• Fachliche Zuordnung: Analytische Chemie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 414196920

Kernspinresonanz- (engl. nuclear magnetic resonance, NMR) und Elektronenspinresonanz- (ESR)-spektroskopie werden häufig zur Untersuchung von Biopolymeren verwendet. NMR kann Strukturen hochaufgelöst darstellen, allerdings ist diese Technik ausgesprochen unempfindlich, weshalb deren Anwendungen limitiert sind. Das schnell wachsende Forschungsgebiet um dynamische Kernspinpolarisation (engl. dynamic nuclear polarization, DNP) hat jedoch die Empfindlichkeit von NMR, aufgrund der Übertragung der Spinpolarisation von Elektronen auf Kernspins, deutlich erhöht. Das Hauptziel dieses Antrags ist die Synthese neuer triarylmethyl (trityl)-basierter Mono- und Diradikale für DNP-NMR Messungen. Ein spirocyclohexanolyl-basiertes Tritylradikal soll die bisherigen Schwächen wie beispielsweise die niedrige Wasserlöslichkeit von Tritylen adressieren und zu einer Erhöhung der Elektronenrelaxationsraten führen. Neben wasserlöslichen Trityl-Monoradikalen sollen zusätzlich neue Diradikale hergestellt werden, im Besonderen neue Nitroxid-Trityldiradikale. Außerdem sollen zwei neue Klassen trityl-basierter Radikale, Trityl-Trityldiradikale und 1,3-Bisdiphenylen-2-phenylallyl (BDPA)-Trityldiradikale, synthetisiert werden. Solche Diradikale besitzen schmale Linienformen und sollen zur erhöhten Polarisation verschiedener Niedrig-Gamma-Kerne (13C, 15N und 29Si) verwendet werden. Aufgrund dessen, dass Trityl-Radikale eine erhöhte Stabilität unter reduzierenden Bedingungen besitzen, sollen einige neue Radikale für in-cell DNP-NMR Studien verwenden werden. Maleimid- und Iodacetamid-modifzierte Trityl-Radikale sollen für ortsspezifische Spinmarkierung von Proteinen hergestellt und letztere auch für ESR-Studien von Nukleinsäuren verwendet werden. Weiterhin sollen Tritylradikale an ein fluoreszent-markiertes, zellpenetrierendes Peptid zur zellulären Aufnahme gebunden werden. Solche Peptidkonjugate können mittels Fluorenzmikroskopie den Ort der Tritylradikale innerhalb der Zellen visualisieren. Ausgewählte Tritylradikale sollen zusätzlich für neu entwickelte gepulste DNP-NMR Experimente verwendet werden. Die geplanten Radikale besitzen ein großes Potenzial das Forschungsgebiet der DNP-NMR- als auch ESR-Spektroskopie erheblich zu beeinflussen.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Island
• Gastgeber: Professor Snorri Sigurdsson, Ph.D.