Ein hörbarer Ansatz für die Peptid-Systemchemie

• Antragsteller: Dr. Charalampos Pappas
• Fachliche Zuordnung: Organische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung ; Biomaterialien
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 495280186

Lebende Systeme besitzen eine überwältigende molekulare Komplexität, die größtenteils aus Kombinationen von nur zwanzig Aminosäuren resultiert. Inspiriert von einer solchen Dynamik, bei der molekulare Anordnungen Aufgaben erfüllen, die die Funktionalität ihrer Grundbestandteile übersteigen, konzentriert sich die Systemchemie auf Verbundenheit, Interaktivität und Muster. Trotz der Fortschritte in Richtung peptidchemischer Netzwerke bleibt die Manifestation und Kontrolle der Dynamik in diesen Systemen durch die Einführung neuer chemischer und physikalischer Werkzeuge eine große Herausforderung. Weiterhin bleibt die Emission von chemischen Botenstoffen oder physikalischen Gegenreizen, die wiederum eine sekundäre Reaktion wie Assemblierung, Katalyse und Bewegung auslösen können, weitgehend beantwortet. Das übergeordnete Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung von selbstorganisierenden Peptidsystemen, die auf hörbare Schallwellen reagieren können. Um dieses ehrgeizige Ziel zu erreichen, werden wir zunächst die Bildung von supramolekularen Strukturen und Hydrogelen aus kurzen Peptidamphiphilen durch hörbaren Schall und manuelles Schütteln auslösen. Wir werden untersuchen, wie sich Gegenreize, wie z.B. die Temperatur, auf die Eigenschaften solcher Systeme auswirken und eine Reversibilität in den gebildeten Strukturen bieten. Aromatische Peptidamphiphile, die in der Lage sind, sich zu verschiedenen supramolekularen Nanostrukturen zusammenzusetzen, werden verschiedenen Frequenzen (100 - 5000 Hz) ausgesetzt und wir werden untersuchen, ob niederenergetische Druckwellen verwendet werden können, um ihre Eigenschaften zu verändern. Nach diesem Verständnis werden wir die Bildung von Hydrogelen und Koazervaten anstreben, die unterschiedliche chemische Domänen aufweisen. Wir werden die Strategie der schallinduzierten Auflösung und des Transports von atmosphärischen Gasen (CO2) nutzen und die Bildung pH-abhängiger chemischer Systeme etablieren, was zur Konstruktion vorhersagbarer und reproduzierbarer räumlich-zeitlicher Assemblies führt, einschließlich Peptid-Nanofasern und gemischter Systeme, die aus Gelen und Tröpfchen-Koazervaten bestehen. Das endgültige Ziel ist es, Möglichkeiten zur Steuerung der Bildung von Nicht-Gleichgewichts-Assemblies auf der Basis einzelner Aminosäuren zu erforschen und gleichzeitig in Richtung dynamischerer chemischer Peptidnetzwerke zu expandieren, wobei einfache Carbamylierungsreaktionen an Cysteinresten genutzt werden. In diesen Systemen wird hörbarer Schall genutzt, um Peptidhydrogele und chemische Netzwerke (Oligomere auf Basis von Disulfiden) mit unterschiedlichen chemischen Domänen zu erzeugen, die regelmäßige räumlich-zeitliche Muster aufweisen, die aus sauerstoffreichen und sauerstoffarmen Regionen resultieren. Das Projekt wird aufzeigen, wie Flüssigkeitsschwingungen und Druckwellen die Bildung von supramolekularen Peptid-Basen-Assemblies beeinflussen und neue Einblicke in die Bereiche Peptid-Systemchemie, Nicht-Gleichgewic

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen