Biomimetika

Als Biomimetika bezeichnet man Materialien, die der Natur nachempfunden sind. Von Interesse ist dabei nicht nur deren chemische Struktur und mechanischen Eigenschaften, sondern auch ihre biologische Aktivität.

In diese Materialien lassen sich Wirkstoffe und z.B. Proteine einarbeiten und kontrolliert freisetzen. Wechselwirkungen auf Grund z.B. bioaktiver Peptid- und Kohlenhydratsequenzen können daran untersucht werden.

Erkennungsstrukturen biomimetischer Stoffe können aber auch zur Detektion bestimmter Analyte verwendet werden (vgl. Sensoren).

Molekular geprägte Polymere

Molekular geprägte Polymere (MIPs) sind künstliche Erkennungsstrukturen [1]. Sie werden hergestellt, indem man Monomere in Gegenwart eines Templatmoleküles polymerisiert. Nach abgeschlossener Polymerisation wird das Templatmolekül extrahiert. Im Polymer verbleiben somit Abdrücke des Templatmoleküls, in welche nun eine spezifische Sorption erfolgen kann. Die selektive Wechselwirkung erfolgt dabei über verschiedene zwischenmolekulare Wechelwirkungen (z.B. Wasserstoffbrücken).

Es finden sich zahlreiche Anwendungen für MIPs, wobei sie hauptsächlich als selektive Trennphase in der Chromatographie [2] (SPME, HPLC) eingesetzt werden. Des Weiteren dienen sie in Sensoren als Erkennungselement [3] und werden diesbezüglich im AK Gauglitz eingesetzt. Im Gegensatz zu Antikörpern, wie sie normalerweise in Biosensoren eingesetzt werden, sind MIPs bei ähnlicher Selektivität wesentlich robuster und stabiler. Neben ihrer Stabilität gegenüber Säuren, Basen, organischen Lösungsmitteln, hohen Temperaturen und Drücken liegt ein großer Vorteil in ihren niedrigen Produktionskosten.

Neue Entwicklungen auf dem Gebiet der Molekular geprägten Polymere verfolgen den Ansatz die MIPs in Form von Nanopartikeln (z.B. mittels Miniemulsionspolymerisation) herzustellen. Diese geprägten Nanopartikel haben den Vorteil, dass sie eine sehr hohe geprägte Oberfläche aufweisen, wodurch z.B. bei der Anwendung als sensitive Schicht in der Sensorik kürzere Ansprechzeiten aufgrund kürzerer Diffusionswege sowie höhere Sensitivitäten erzielt werden können.

[1] Wulff,G. (1995) Molekulares Prägen (Imprinting) in vernetzten Materialien mit Hilfe von Matrizenmolekülen - auf dem Weg zu künstlichen Antikörpern. Angewandte Chemie 107, 1958-1979

[2] Pichon,V. & Haupt,K. (2006) Affinity Separations on Molecularly Imprinted Polymers with Special Emphasis on Solid-Phase Extraction. Journal of Liquid Chromatography & Related Technologies 29, 989-1023

[3] Belmont,A.S., Jaeger,S., Knopp,D., Niessner,R., Gauglitz,G., & Haupt,K. (2007) Molecularly imprinted polymer films for reflectometric interference spectroscopic sensors. Biosensors and Bioelectronics 22, 3267-3272