Forscher von der University of California in Berkeley (USA) haben eine neue Strategie zum Aufbau von Hybridmaterialien aus k\u00fcnstlichen Polymeren und Proteinen entwickelt. So gelingt eine Fusion spezifischer biologischer Funktionen von Proteinen mit den g\u00fcnstigen Feststoff- und Verarbeitungseigenschaften von Kunststoffen. Polymer-Protein-Hybridmaterialien k\u00f6nnten beispielsweise als Werkstoffe f\u00fcr Sensoren, Teile von Nanomaschinen oder Wirkstoff-Transportsysteme interessant sein. Wie Aaron P. Esser-Kahn und Matthew B. Francis in der Zeitschrift Angewandte Chemie berichten, gelang ihnen die Synthese eines gr\u00fcn fluoreszierenden bioabbaubaren Gels, das auf \u00c4nderungen des pH-Werts und der Temperatur reagiert.<\/b><\/p>\n
Bisherige Ans\u00e4tze zur Herstellung von Hybridmaterialien gingen von sehr spezifischen Verkn\u00fcpfungen aus, die f\u00fcr spezielle Proteinseitengruppen ausgelegt waren. Die neue Methode der Berkeley-Forscher ist dagegen breit anwendbar, da sie sich im Prinzip f\u00fcr jedes Protein eignet. Denn die Verkn\u00fcpfung erfolgt \u00fcber die beiden Endgruppen der Proteinkette \u2013 und die sind bei jedem Protein die gleichen: eine Amino- und eine Carbons\u00e4urefunktion. In zwei parallel, aber voneinander unabh\u00e4ngig ablaufenden (“orthogonalen”) Reaktionen werden diese beiden Kettenenden zun\u00e4chst aktiviert. Anschlie\u00dfend werden sie an spezielle chemische “Ankerstellen” des Polymers gekn\u00fcpft. So sorgen die Proteine f\u00fcr eine Quervernetzung der einzelnen Polymerketten zu einem dreidimensionalen Netzwerk unter Bildung eines so genannten Hydrogels. Ein Hydrogel ist eine feste, gallertartige Masse, in deren polymerem Netzwerk Wasser eingelagert ist. Ein bekanntes Beispiel f\u00fcr ein Hydrogel sind weiche Kontaktlinsen.<\/p>\n
Francis und Esser-Kahn w\u00e4hlten ein gr\u00fcn fluoreszierendes Protein zur Vernetzung der Polymerketten. Da das Protein auch nach der Verkn\u00fcpfung mit dem Kunststoff in seinem normalen Faltungszustand vorliegt, bleibt auch seine Fluoreszenz erhalten: Das ganze Gel fluoresziert gr\u00fcn.<\/p>\n
Das Besondere an diesem neuen Hybridmaterial: Die Quervernetzungen der Polymerstr\u00e4nge werden ausschlie\u00dflich durch Proteine gekn\u00fcpft. Da das Protein durch Proteasen, proteinaufl\u00f6sende Enzyme, angegriffen wird, ist ein solches Gel rasch biologisch abbaubar. Die gr\u00fcne Fluoreszenz des Proteins ist pH-abh\u00e4ngig. Auch das Gel reagiert entsprechend auf eine pH-\u00c4nderung: Es fluoresziert nur im basischen Bereich, nicht jedoch im leicht sauren Milieu. Auch eine Temperaturerh\u00f6hung l\u00f6st eine Antwort des Gels aus: Das Protein denaturiert bei etwa 70 \u00b0C, die Fluoreszenz geht dabei verloren, und das Gel beginnt zu schrumpfen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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