Molekulare Vernetzung in komplexen chemischen Gemischen
In vielen wissenschaftlichen Fachbereichen ist die Analyse komplexer Netzwerke von zentraler Bedeutung, was in der Chemie bislang aber vernachlässigt wurde, da es einfacher ist, mit isolierten Substanzen zu arbeiten statt mit komplexen Stoffgemischen. Das EU-finanzierte Projekt READ(öffnet in neuem Fenster) (Replication and adaptation in molecular networks) führte daher chemische Analysen an komplexen Substanzgemischen durch. Mit den Fortschritten in der Analytik haben viele europäische Forschungseinrichtungen bereits Studien in dieser Hinsicht begonnen. Im Rahmen des Projekts sollten diese nun in einem Netzwerk für Systemchemie zusammengeführt werden, um u.a. an molekularen Netzwerken zu forschen. READ erarbeitete im Rahmen des Forschungsprojekts auch ein gemeinsames Ausbildungsprogramm mit diesem Schwerpunkt. Im Fokus des Projekts standen zwei komplementäre Arten von synthetischen molekularen Netzen: kinetisch und thermodynamisch kontrollierte Netze. Bei Ersteren handelt es sich um selbstreplizierende Systeme, bei der zweiten Kategorie um dynamische kombinatorische Bibliotheken. Hierfür ergeben sich zahlreiche spezialisierte Anwendungen, u.a. die selbstorganisierende Synthese elektrisch leitfähiger Materialien, chemische Erkennung sowie die Analyse molekularer Ähnlichkeiten im Kampf gegen Markenpiraterie. Der erste Teil der Forschungsarbeit befasste sich mit der Konkurrenz selbstreplizierender Moleküle in Reaktionsdiffusionssystemen, wobei erstmals Bistabilität in einem System von Selbstreplikatoren nachgewiesen wurde, was ein neues Phänomen komplexer Replikatornetze darstellt. Analysen neuer Substanzen aus dynamischen kombinatorischen Bibliotheken inspirierten eine neue Methode zur Synthese supramolekularer Polymere mit kontrollierter Länge und Polydispersität. Das Team entwickelte auch einen neuen Sensor für toxisches Quecksilber und erreichte die erste Stufe der Darwinschen Evolution bei selbstorganisierenden Replikatoren. Weitere Ergebnisse waren dynamische kombinatorische Sensoren für die Bioanalyse, etwa Antibiotikasensoren. Mit der Untersuchung komplexer Gemische konnte die Analytik um mehrere wichtige Techniken ergänzt werden. Schließlich arbeitete das Team mit selbstorganisierenden Molekülen zur Bekämpfung von Markenpiraterie, obwohl aus dieser Phase keine kommerziell verwertbare Anwendung hervorging. Das Ausbildungsnetzwerk READ erweiterte die beruflichen Möglichkeiten für 15 Frühphasenforscher und veröffentlichte 25 Forschungsbeiträge, zum Teil in renommierten Fachzeitschriften. Damit hat das Netzwerk im Rahmen des Projekts zur strukturellen Verwirklichung des Europäischen Forschungsraums (EFR) beigetragen. Das Konsortium gründete neue Kooperationen, um Nachwuchsforscher mit den nötigen Kompetenzen für weitere Forschungen in diesem vielversprechenden neuen Bereich der Systemchemie auszustatten.
Schlüsselbegriffe
Chemie, komplexe Gemische, READ, molekulare Netzwerke, Selbstreplikation, Bekämpfung von Markenpiraterie