Schalt- und funktionalisierbare Liposomen und strukturpersistente Mizellen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Unsere Untersuchungen zeigen eindrucksvoll, dass die im Antrag formulierte Aufgabenstellung, nämlich molekulare Faktoren zu bestimmen, die eine Strukturpersistenz ermöglichen, erfolgreich umgesetzt werden konnte. Systematische Modifikationen der amphiphilen Struktur haben deutliche Änderungen in der supramolekularen Architektur gezeigt. In vielen Fällen konnten wir Indizien für die molekulare Organisation der Aggregate erhalten oder zumindest die Einflüsse einer systematischen chemischen Modifikation qualitativ beobachten. Von entscheidender Bedeutung ist der Raumbedarf und die Komplexizität der dendritisch verzweigten Kopfgruppe. Große raumgreifende Dendronen können offensichtlich durch eine erhöhte Anzahl von Dendronen geringerer Größe ersetzt werden. Die Größe und Komplexizität des lipophilen Molekülteils hingegen moderiert im Wesentlichen die Kurvatur der Aggregate und bestimmt damit die Aggregationszahl. Der Raumbedarf der Kopfgruppe kann darüber hinaus in den Newkome-substituierten Systemen über den pH-Wert beeinflusst werden. Der Protonierungsgrad hat dabei wesentlichen Einfluß auf die Kurvatur der Aggregate und bietet die Möglichkeit zwischen unterschiedlichen Organsationsformen zu schalten. Nach unserem momentanen Kenntnisstand ist jedoch vor allem die strukturelle Vermittlung von Kopfgruppe und lipophilem Molekülteil über einen rigiden (aromatischen) Spacer eine wahrscheinliche Grundvoraussetzung für Strukturpersistenz. Zukünftige Untersuchungen müssen zeigen, inwieweit Systeme unter Auslassung dieses Strukturelementes die Bedingungen für Strukturpersistenz erfüllen. Mit der Entdeckung von hochsymmetrischen nanoporösen Membransystemen ergibt sich ferner ein neues interessantes Arbeitsfeld, um Eigenschaften und Anwendungsfelder auszuloten. Die Beladung der Aggregate mit Gastmolekülen zeigt sehr unterschiedliche Effekte auf die molekulare Organisation der Wirtssysteme. Die Effekte reichen von dramatischen Veränderungen in der Überstruktur der Wirtssysteme bis hin zu geringen Effekten einer nur moderaten Aufweitung. Es lässt sich konstatieren, dass die auch als Sonden eingesetzten Gastmoleküle keine neutralen Reporter darstellen, sondern die Aggregation in Richtung einer ihren eigenen chemischen Eigenschaften gemäßen Überstruktur modifizieren. Die Änderungen der Überstrukturen können moderat sein, aber auch eine vollkommen neue Organisation der Wirtsmoleküle generieren.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- A chiral dumbbell shaped bis(fullerene) oligoelectrolyte. Chem. Commun. 2007, 607
N. Chronakis, U. Hartnagel, M. Braun, A. Hirsch
- Amphiphilic Pyrene-Functionalized Dendrons: Synthesis and Intermolecular Interactions. Eur. J. Org. Chem. 2007, 3488
A. Ebel, W. Donaubauer, F. Hampel, A. Hirsch
- Nanoscale Organization of Cadmium Sulfide Quantum Dots on Structurally Persistent Dendro-Calixarene Micelles. Small 2007, 3, 2057-2060
K.K. Perkin, K.M. Bromley, S.A. Davis, A. Hirsch, C. Böttcher, S. Mann
- Pyrene binding to persistent micelles formed from a dendro-calixarene. Photochem. Photobiol. Sci. 2007, 6, 525
C. Yihwa, M. Kellermann, M. Becherer, A. Hirsch, C. Bohne
- Sugar Balls: Synthesis and Supramolecular Assembly of [60]Fullerene Glycoconjugates. Eur. J. Org. Chem. 2007, 16, 2659-2666
H. Kato, C. Böttcher, A. Hirsch
- Supramolecular Structure of 5 nm Spherical Micelles with D3 Symmetry Assembled from Amphiphilic [3:3]-Hexakis Adducts of C60. Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 4393-4396. Die supramolekulare Struktur von 5 nm großen sphärischen Micellen mit D3-Symmetrie, selbstorganisiert aus einem amphiphilen [3:3]-Hexakisaddukt von C60. Angew. Chem. 2007, 119, 4472-4475
B. Schade, K. Ludwig, C. Böttcher, U. Hartnagel, A. Hirsch
- Synthesis and Aggregation Properties of Water-Soluble Newkome-Dendronized Perylencarboxdiimides. Eur. J. Org. Chem. 2007, 33, 5497-5505
C.D. Schmidt, C. Böttcher, A. Hirsch
- Water solubility, antioxidant activity and cytochrome C binding of four families of exohedral adducts of C60 and C70. Org. Biomol. Chem. 2007, 5, 3599
P. Witte, F. Beuerle, U. Hartnagel, R. Lebovitz, A. Savouchkina, S. Sali, D. Guldi, N. Chronakis, A. Hirsch
- Amphiphilic architectures based on fullerene and calixarene platforms: From buckysomes to shape-persistent micelles. Pure Appl. Chem. 2008, 80, 571
A. Hirsch
- Chiral Water-Soluble Perylenediimides. Eur. J. Org. Chem., 2009, 31, 5337-5349
C. D. Schmidt, C. Böttcher, A. Hirsch
- Counterions Control the Self-assembly of Structurally Persistent Micelles: Theoretical Prediction and Experimental Observation of Stabilization by Sodium Ions. Chem. Eur. J. 2009, 15, 8586-8592
C. M. Jäger, A. Hirsch, B. Schade, C. Böttcher, T. Clark
- High Population of Individualized SWCNTs through the Adsorption of Water- Soluble Perylenes. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 2172
C. Backes, C. D. Schmidt, F. Hauke, C. Böttcher, A. Hirsch
- Manipulating single-wall carbon nanotubes by chemical doping and charge transfer with perylene dyes. Nature Chemistry 2009, 1, 243-249
C. Ehli, C. Oelsner, D. M. Guldi, A. Mateo-Alonso, M. Prato, C. Schmidt, C. Backes, F. Hauke, A. Hirsch
- Supramolecular Assembly of Self-Labeled Amphicalixarenes. Chem. Eur. J. 2009, 15, 1637-1648
M. S. Becherer, B. Schade, C. Böttcher, A. Hirsch
