Untersuchung der molekularen Struktur und Dynamik von Kohlenhydraten im Glaszustand und ihrer Wechselwirkung mit Wirkstoffmolekülen

Kohlenhydrate im Glaszustand spielen eine entscheidende Rolle bei der Biostabilisierung von Pflanzen ( Resurrection plants ), bei der Konservierung von medizinisch-relevanten Materialien (z.B. Blutkonserven) und werden u.a. als coatings für Pharmaka eingesetzt. Es besteht derzeit ein Defizit im Verständnis der molekularen Strukturen und dynamischen Moden der Moleküle sowie dem Effekt der Hydratisierung, die für die makroskopischen Eigenschaften wesentlich sind. Im vorliegenden Projekt sollen diese Fragen mit Hilfe verschiedener experimenteller Methoden untersucht werden, wobei die dynamische 13C-Festkörper- NMR-Spektroskopie eine zentrale Rolle einnehmen wird. Es sollen verschiedene Kohlenhydrate (Mono- und Disaccharide) im glasigen Zustand bei unterschiedlichen Hydratisierungen hinsichtlich ihrer molekularen Beweglichkeit als auch auf ihre molekulare Struktur untersucht werden. Für Letzteres wird optional die 129Xe-NMR als auch die Positron-Annihilation-Lifetime-Spectroscopy, PALS, eingesetzt. Weiterhin sollen Mischungen aus speziellen Kohlenhydraten und Proteinen hergestellt und die gegenseitigen Wechselwirkungen hinsichtlich Struktur und Dynamik beider Bestandteile experimentell untersucht werden. Wir erwarten, mit Hilfe unserer Untersuchungen Beiträge zur Charakterisierung der durch unterschiedliche Präparationen entstehenden amorphen Zustände machen zu können, die sowohl von Interessen für die Grundlagenforschung als auch für Anwendungen sein werden.