Dr. Carolyn R. Bertozzi von der Stanford University, Dr. Morten Meldal von der Universität Kopenhagen und Dr. K. Barry Sharpless vom Scripps Research Institute in Kalifornien wurden gemeinsam mit dem Nobelpreis für Chemie 2022 ausgezeichnet. Ihr bahnbrechendes Werk im Bereich der Klickchemie und bioorthogonalen Reaktionen hat die Wissenschaft revolutioniert.
Was ist Klickchemie?
Die Klickchemie befasst sich mit Reaktionen, die zwei synthetische Moleküle schnell und unwiderruflich miteinander verbinden. Einige dieser Reaktionen können sogar innerhalb lebender Zellen durchgeführt werden, ohne die biochemischen Prozesse zu stören - sie sind bioorthogonal. Diese Herangehensweise wird verwendet, um Biomoleküle mit fluoreszierenden Sonden zu markieren, die die inneren Vorgänge der zellulären Biochemie beleuchten können. Darüber hinaus bietet sie die Möglichkeit, Antikörper-Wirkstoff-Konjugate herzustellen, die im Körper eine hochzielgerichtete therapeutische Wirkung entfalten. Die Klickchemie wird sogar direkt bei laufenden klinischen Studien einer kraftvollen Krebstherapie angewendet.
Der Beitrag der Preisträger zur Klickchemie
Dr. Sharpless und Dr. Meldal haben unabhängig voneinander vor etwa 20 Jahren die erste Klickreaktion entwickelt. Dabei handelt es sich um eine kupferkatalysierte Reaktion zwischen einem Azid und einem Alkin, die ein äußerst stabiles Triazol als Produkt liefert. Die Einfachheit dieser Reaktion hat sie zu einem unverzichtbaren Werkzeug in der Chemie gemacht. Durch die Verwendung von klickbaren Aziden in Polymeren können Forscher das Polymer anschließend mit chemischen Gruppen verzieren, die dem Material nützliche Eigenschaften verleihen, wie z.B. elektrische Leitfähigkeit oder Schutz vor UV-Degradation.
Bioorthogonale Reaktionen und ihre Anwendungen
Dr. Bertozzi entwickelte eine bioorthogonale Reaktion zwischen einem Azid und einem gespannten Cyclooctin, die keinen Katalysator benötigt und daher nicht in die Biochemie einer lebenden Zelle eingreift. Diese bahnbrechende Entdeckung ermöglichte es ihr und ihrem Team, Glykane auf der Oberfläche von Zellen mit Azidgruppen zu markieren und anschließend fluoreszierende Moleküle an diese Glykane zu koppeln. Dies ermöglichte die Verfolgung der Glykane mit Hilfe von Mikroskopietechniken. Seit diesen wegweisenden Entdeckungen haben Chemiker eine Vielzahl von Klickreaktionen entwickelt, die für die bioorthogonale Chemie geeignet sind. Bioorthogonale Chemie ist heute aus der chemischen Biologie nicht mehr wegzudenken.
Der Einfluss der Klickchemie auf die Forschung und Entwicklung
Die Klickchemie und bioorthogonale Chemie haben in den letzten Jahrzehnten einen regelrechten Boom erlebt. Die elegante Einfachheit und Funktionalität dieses Konzepts hat zahlreiche Wissenschaftler auf der ganzen Welt inspiriert und die Forschung, Herstellung und Arzneimittelentwicklung grundlegend gestärkt. Chemiker in der Biopharmazeutischen Industrie nutzen die bioorthogonale Chemie, um die biologischen Ziele neuer Wirkstoffmoleküle zu bestimmen und Medikamente an Antikörper zu koppeln, die bestimmte Arten von Zellrezeptoren erkennen können. Diese robusten und effizienten Reaktionen funktionieren immer, unabhängig von der Umgebung, sogar in lebenden Systemen.
Fazit
Der Nobelpreis für Chemie 2022 ehrt die bahnbrechenden Entdeckungen von Dr. Carolyn R. Bertozzi, Dr. Morten Meldal und Dr. K. Barry Sharpless auf dem Gebiet der Klickchemie und bioorthogonalen Reaktionen. Diese Chemiker haben durch ihre Arbeit die Grenzen der Chemie erweitert und neue Möglichkeiten für die Forschung und Entwicklung von Materialien, Medikamenten und diagnostischen Verfahren geschaffen. Ihre Erkenntnisse werden zweifellos noch viele weitere Anwendungen finden und einen nachhaltigen Einfluss auf die Chemie und Biologie haben.
Quelle:
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