Synthetischer Rezeptor erkennt Drogen

Nanomechanischer Nachweis von Methamphetaminen und Designerdrogen

18.06.2014

Die enorme Verbreitung von Methamphetaminen und verwandten Designerdrogen fordert die Gesellschaft heraus, da sie die Gesundheit und die soziale Sicherheit beinträchtigt. Italienische Forscher stellen in der Zeitschrift Angewandte Chemie jetzt eine neue Nachweismethode vor, mit der die gesamte Klasse von Methamphetamindrogen in Wasser detektiert werden kann. Eine mit speziell entwickelten synthetischen Rezeptoren bestückte Messnadel spricht dabei auf eine in allen Methamphetaminen enthaltene Atomgruppierung an. Chemische Variationen von Designerdrogen spielen keine Rolle.

Eine ganze Reihe analytischer Methoden zum Nachweis von Methamphetaminen wurde bereits entwickelt, die meist jedoch langsam arbeiten und komplizierte Arbeitsschritte benötigen, etwa eine aufwendige Probenvorbereitung. Ein weiteres Problem ist die Identifizierung der so genannten Designerdrogen. Es handelt sich dabei um Verbindungen, die auf einer existierenden Droge basieren, deren chemische Struktur aber leicht abgewandelt wurde. Während die Wirkung dieser Drogen sich dadurch nicht ändert, bereiten die Variationen den derzeitigen Nachweismethoden ernsthafte Schwierigkeiten, denn diese sind für die Identifikation spezifischer Stoffe optimiert und können verwandte Drogen mit veränderter Struktur meist nicht erkennen. Entsprechend groß ist der Bedarf für eine empfindliche, selektive Methode, mit der Methamphetamine sowie Designerdrogen rasch vor Ort nachgewiesen werden können.

Die Wissenschaftler von den Universitäten von Parma, von Brescia und von Catania haben sich dieser Herausforderung jetzt erfolgreich gestellt. Ihre neue Methode basiert auf molekularer Erkennung und einem nanomechnischen Nachweis. Das Team um Paolo Bergese und Enrico Dalcanale pfropfte dazu konkave Moleküle, so genannte Cavitanden, auf einen Cantilever aus Silizium. Als Cantilever wird die Messnadel von Rasterkraftmikroskopen bezeichnet. Mit einer Anordnung mehrerer so bestückter Cantilever wird dann die Oberfläche der wässrigen Probe abgetastet. Kommen die Cavitanden in Kontakt mit einem Methamphetamin-Molekül, wird dieses gebunden. Diese molekulare Erkennung löst eine Auslenkung der Messnadel aus, eine Bewegung, die detektiert werden kann.

Die Cavitanden wurden so entwickelt, dass ein einzelnes Molekül über einen synergistischen Satz an schwachen Wechselwirkungen die Methylamino-Gruppe zuverlässig „erkennt“, die allen Methamphetamin-basierten Drogen gemein ist. Chemische Variationen von Designerdrogen stören die Erkennung durch diesen synthetischen Rezeptor so wenig wie die typischen Begleitsubstanzen der Drogen, meist Glucose oder Lactose. Anhand verschiedener methamphetamin-basierter Substanzen sowie einer realen Probe von der Straße konnten die Forscher die Leistungsfähigkeit ihrer Methode demonstrieren.

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