Kathrin

Successful bench-to-bedside translation of nanomedicine relies heavily on the development of nanocarriers with superior therapeutic efficacy and high biocompatibility. However, the optimal strategy for improving one aspect often conflicts with the other. Herein, we report a tactic of designing tumor-pH-labile linkage-bridged copolymers of clinically validated poly(d,l-lactide) and poly(ethylene glycol) (PEG-Dlink_m-PDLLA) for safe and effective drug delivery. Upon arriving at the tumor site, PEG-Dlink_m-PDLLA nanoparticles will lose the PEG layer and increase zeta potential by responding to tumor acidity, which significantly enhances cellular uptake and improves the in vivo tumor inhibition rate to 78.1 % in comparison to 47.8 % of the non-responsive control. Furthermore, PEG-Dlink_m-PDLLA nanoparticles show comparable biocompatibility with the clinically used PEG-b-PDLLA micelle. The improved therapeutic efficacy and safety demonstrate great promise for our strategy in future translational studies.

PEG-abhängige Freisetzung: Ein effizienter und biokompatibler chemotherapeutischer Vektor wurde auf Basis von verbrückten PEGylierten Polylactiden hergestellt, die durch Tumoracidität spaltbare Verknüpfungen enthalten. In der Tumormatrix verringert sich das Ausmaß der PEGylierung, das Zeta-Potential steigt an, und der Vektor wird besser von Zellen aufgenommen.

„Mein Lieblingsort auf der Welt ist Erlangen. Mein Lieblingsautor ist Edgar Allan Poe ...“ Dies und mehr von und über Andreas Hirsch finden Sie auf Seite 15220.

The use of bioorthogonal probes that display fluorogenic or phosphorogenic properties is advantageous to the labeling and imaging of biomolecules in live cells and organisms. Herein we present the design of three iridium(III) complexes containing a nitrone moiety as novel phosphorogenic bioorthogonal probes. These probes were non-emissive owing to isomerization of the C=N group but showed significant emission enhancement upon cycloaddition reaction with strained cyclooctynes. Interestingly, the connection of the nitrone ligand to the cationic iridium(III) center led to accelerated reaction kinetics. These nitrone complexes were also identified as phosphorogenic bioorthogonal labels and imaging reagents for cyclooctyne-modified proteins. These findings contribute to the development of phosphorogenic bioorthogonal probes and imaging reagents.

Als Emissionslöscher und bioorthogonale funktionelle Gruppe in Ir^III-Komplexen wurde eine Nitroneinheit genutzt. Infolge der Isomerisierung der C=N-Gruppe emittieren diese Komplexe nicht; die Emission lässt sich jedoch durch Cycloaddition mit Cyclooctinen anschalten. Die Komplexe wurden als Phosphoreszenz-erzeugende Biokonjugationsreagentien und bioorthogonale Sonden für lebende Zellen eingesetzt.

The unprecedented dependence of final charge separation efficiency as a function of donor–acceptor interaction in covalently-linked molecules with a rectilinear rigid oligo-p-xylene bridge has been observed. Optimization of the donor–acceptor electronic coupling remarkably inhibits the undesirable rapid decay of the singlet charge-separated state to the ground state, yielding the final long-lived, triplet charge-separated state with circa 100 % efficiency. This finding is extremely useful for the rational design of artificial photosynthesis and organic photovoltaic cells toward efficient solar energy conversion.

Die Optimierung der elektronischen Donor-Akzeptor-Kopplung verhindert das schnelle Abklingen eines ladungsgetrennten Singulett-Zustands in den Grundzustand und liefert den langlebigen ladungsgetrennten Triplett-Zustand mit nahezu vollständiger Effizienz. Auf dieser Grundlage können künstliche Photosynthesesysteme und organische Photovoltaikzellen konstruiert werden.

Filtermedien und selbstentgiftende Schutzgewebe zum Einfangen und hydrolytischen Zerstören von Nerven- und Senfgassimulanzien wurden mit den Zr^IV-haltigen Metall-organischen Gerüstverbindungen (MOFs) MOF-808 und LiOtBu-dotiertes UiO-66 hergestellt. Beide MOFs erwiesen sich als hochwirksame katalytische Elemente bei diesen Anwendungen.

Ultrafast deactivation pathways bestow photostability on nucleobases and hence preserve the structural integrity of DNA following absorption of ultraviolet (UV) radiation. One controversial recovery mechanism proposed to account for this photostability involves electron-driven proton transfer (EDPT) in Watson–Crick base pairs. The first direct observation is reported of the EDPT process after UV excitation of individual guanine–cytosine (G⋅C) Watson–Crick base pairs by ultrafast time-resolved UV/visible and mid-infrared spectroscopy. The formation of an intermediate biradical species (G[−H]⋅C[+H]) with a lifetime of 2.9 ps was tracked. The majority of these biradicals return to the original G⋅C Watson–Crick pairs, but up to 10 % of the initially excited molecules instead form a stable photoproduct G*⋅C* that has undergone double hydrogen-atom transfer. The observation of these sequential EDPT mechanisms across intermolecular hydrogen bonds confirms an important and long debated pathway for the deactivation of photoexcited base pairs, with possible implications for the UV photochemistry of DNA.

Aufgrund ultraschneller Energiedissipationsprozesse nach UV-Absorption ist DNA intrinsisch photostabil. Einer der meist diskutierten Mechanismen in einzelnen Guanin-Cytosin-Basenpaaren wurde jetzt bestätigt: Eine Kette von Wasserstofftransfers über die H-Bindungen im Dimer führt zur effizienten Relaxation des Basenpaares zur ursprünglichen Struktur, allerdings bilden bis zu 10 % der angeregten Moleküle stattdessen möglicherweise mutagene Tautomere.

“Click” chemistry represents one of the most powerful approaches for linking molecules in chemistry and materials science. Triggering this reaction by mechanical force would enable site- and stress-specific “click” reactions—a hitherto unreported observation. We introduce the design and realization of a homogeneous Cu catalyst able to activate through mechanical force when attached to suitable polymer chains, acting as a lever to transmit the force to the central catalytic system. Activation of the subsequent copper-catalyzed “click” reaction (CuAAC) is achieved either by ultrasonication or mechanical pressing of a polymeric material, using a fluorogenic dye to detect the activation of the catalyst. Based on an N-heterocyclic copper(I) carbene with attached polymeric chains of different flexibility, the force is transmitted to the central catalyst, thereby activating a CuAAC in solution and in the solid state.

Druckfühler: Ein druckresponsiver Cu^I-Homogenkatalysator kann durch mechanische Krafteinwirkung auf angehängte Polymerketten aktiviert werden. Die Polymerketten übertragen die Krafteinwirkung direkt auf das zentrale katalytische Cu-Carben, das daraufhin in Lösung wie im Festkörper eine „Klick”-Reaktion auslöst.

Eine neue, Templat-gestützte Synthese monodisperser Nanopartikel stellt keine Anforderungen an die Selbstorganisation und ist hoch reproduzierbar. Hierzu werden maßgeschneiderte Polymerkäfige für die Synthese von Nanopartikeln verwendet, die aus vernetzten Makromolekülen mit Thiolendgruppen bestehen. Goldnanopartikel (AuNPs) wurden in verschiedenen Verhältnissen von Polymerkäfig zu Gold in situ in den Polymerkäfigen synthetisiert. Die Polymerkäfige zeichneten sich dabei durch eine definierte Beladungskapazität aus, mit exzellenter Kontrolle über Form und Größe. Dagegen zeigten Kontrollversuche mit linearen Diblockcopolymeren einen linearen Anstieg der Partikelgrößen mit steigendem Goldanteil. Das unterschiedliche Wachstumsverhalten der AuNPs wird durch die Vernetzungsgrad-abhängige Flexibilität der Polymerketten erklärt. Des Weiteren wird die Polymerkäfig-gesteuerte In-situ-Synthese auf Silber- (AgNPs), Palladium- (PdNPs) und Platinnanopartikel (PtNPs) übertragen.

„Gummizelle” für Metallpartikel: Polymerkäfige mit Schwefeleinheiten, hergestellt über eine Umpfropfungsmethode („Grafting-around”-Methode), wurden als Template für die präzise und größenkontrollierte Bottom-up-Synthese von Metallnanopartikeln verwendet. Anders als Blockcopolymerliganden haben Polymerkäfige die Fähigkeit für eine kontrollierte Verkapselung von Nanopartikeln, was sie zu einem idealen Templat für Nanopartikel macht.