Nanoporöse Kapseln: "Sesam öffne und schließe dich!"

08.06.2007

Von der Universität Bielefeld gibt es neue Erkenntnisse zu den kugelförmigen Riesenmolekülen, über die Prof. Dr. Achim Müller mit seiner Arbeitsgruppe erstmalig vor einigen Jahren berichtet hat. Die "Bielefelder" Riesenmoleküle haben wegen ihres potentiellen Anwendungsspektrums weltweit großes Interesse geweckt. Die kugelförmigen Gebilde sind aus fünfeckigen Molybdänoxid-Einheiten aufgebaut, die durch verschiedene Metallkationen (Eisenionen im vorliegenden Fall) zusammengehalten werden. Im Gegensatz zu anderen bekannten Nanokugeln weisen die Bielefelder Gebilde eine wohldefinierte innere und äußere Oberfläche sowie Poren auf. Darüber hinaus können sie mit bestimmten Substraten - etwa biologischen Zellen vergleichbar - spezifisch in Wechselwirkung treten.

Jetzt hat die Bielefelder Arbeitsgruppe mit Wissenschaftlern aus Stuttgart und Ulm sowie des Max-Planck-Instituts für Kolloid- und Grenzflächenforschung Potsdam in Zusammenarbeit mit Forschern der Lehigh Universität, USA, eine Methode entwickelt, die es erlaubt, die extrem winzigen Hohlräume dieser Kapseln leicht zugänglich zu machen. Achim Müller, Tianbo Liu und ihre Kollegen haben herausgefunden, dass sich die Kapseln kurzfristig sehr weit öffnen lassen, wenn man die Eisenionen, die die fünfeckigen Baueinheiten verbinden, durch andere Metallionen ersetzt. Das Öffnen bewirkt automatisch das Eindringen kleinerer molekularer Teilchen (Molybdate und Lanthanidionen) in den inneren Hohlraum derart, dass sich später das schützende kugelförmige Skelett zurückbildet. "Es wäre nun wichtig herauszufinden, ob mit dieser Methode auch andere interessante Spezies/Teilchen eingekapselt werden können", erklärt Müller und fügt hinzu, dass mit analogen größeren Kapseln mit größeren Poren ("Bielefelder Nanokugeln", inzwischen auch in der Literatur als "Keplerate" gehandelt) sogar der Transport von biologisch-medizinisch relevanten Kationen - zum Beispiel Kalzium-, Kalium- oder Lithiumionen, letztere bei der Behandlung Manisch-Depressiver von Bedeutung - durch Zellmembranen modelliert werden kann. Es ist anzunehmen, dass durch die Integration von fluoreszenzaktiven Lanthanidionen auch interessante Anwendungen im Bereich der Biosensorik (bis zum Nachweis einzelner Atome) möglich sind.

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