Biologen und Technologen bündeln Forschungsaktivitäten
Das Projekt FENASY (Space and time resolved ultrafast dynamics of few porphyrins derivatives in nanosystems) erforscht die Interaktion ausgewählter biologischer Stoffe für nanowissenschaftliche, nanotechnologische und nanomedizinische Anwendungen. Das EU-finanzierte Projekt führte schnelle bis ultraschnelle Experimente im Femto (fs)- bis Picosekundenbereich (ps) mit mehreren zum Teil löslichen Porphyrinderivaten in chemischen und biologischen Nanoporen und –kanälen durch. Untersucht wurden zuerst Photoreaktion und Relaxationsdynamik, dann wurden Effekte und Ergebnisse der Experimente mit Porphyrinderivaten auf der Femto- bis Picosekundenskala analysiert. Anschließend wurde mit ultraschnellen Laser- und Einzelmolekültechnologien untersucht, wie sich mittels Photodynamik Nanostrukturen herstellen lassen. Femto- bis Picosekundenanalysen der Dynamik der Bindung zwischen Palladium-Phthalocyanin und MCM-41 mesoporösen Materialien ergaben, dass im exzitierten Zustand die Eigenschaften von Palladium-Phthalocyanin angepasst und modifiziert werden können, sodass es mit dem mesoporösen Material interagiert. Dies könnte in Bereichen wie Nanophotonik, Photodynamiktherapie (PDT) sowie dem Design photovoltaischer und Solarzellen Anwendung finden. Phthalocyanin ist ein Makromolekül, das in seinen strukturellen Eigenschaften Porphyrinen ähnelt. Verbindungen mit derartigen Eigenschaften bieten vielfältige Möglichkeiten, sie als Ausgangsmaterial in der Molekularelektronik einzusetzen. Femtosekundenanalysen eines Porphyrinderivats, das an menschliches Serumalbumin (HAS)-Protein bindet, sind den Projektpartnern zufolge äußerst vielversprechend, da metallisches Phthalocyanin vielseitig einsetzbar ist, z.B. bei der enzymatischen Katalyse, Photonik und PDT. Porphyrine kommen im menschlichen Blut normalerweise in hohen Konzentrationen vor, was ihr Aktionspotenzial einschränkt und sich sogar negativ auf den Organismus auswirken kann. Die Studienergebnisse legen jedoch nahe, dass sich durch Kontrolle der Interaktion mit dem HSA-Protein die Wirksamkeit und Bioverteilung überwachen lässt. Auf Basis der viel versprechenden Ergebnisse von FENASY kann nun weiter an der Entwicklung sicherer Wirkstoffformulierungen und –verabreichung geforscht werden. Die Ergebnisse wurden zum Teil bereits veröffentlicht oder werden für die Publikation in internationalen Fachzeitschriften vorbereitet.
