Jahresbericht 2020-2021

Funktionale Grenzflächen und Molekulare Photonik (W3) Prof. Dr. Benjamin Dietzek-Ivanšić Forschungsschwerpunkte  Photoinduzierte Prozesse in molekularen Wirkstoffen für die Photodynamische Therapie  Mechanistische Studien an molekularen Katalysatoren für die licht-getriebene Redox-Katalyse  Ladungstansferproesse an molekular funktionalisierten Grenzflächen  Reaktivitäten von Photosäuren- und Photobasen  Spektrale Aufkonversion mittels Triplet-Triplet Annihilierung Photodynamische Therapie zur Behandlung von Tumoren nutzt Wirkstoffe, die unter Lichtbestrahlung um Größenordnungen zytotoxischer sind als im Dunkeln. Damit ermöglicht das Verfahren ein hohes Maß an zeitlich-räumlicher Kontrolle über die Aktivierung der Wirkstoffe. Unter einem physikalisch-chemischen Blickwinkel stellt sich jedoch die Herausforderung, die elektronisch angeregten Zustände, die die lichtinduzierte Wirkungsamkeit der Medikamente vermitteln, in Umgebungen zu charakterisieren in der die Wirkstoffe zum Einsatz kommen. Vor diePhotophysik kleiner Moleküle in humanen Zellen sem Hintergrund beschäftigt sich die Professur mit der Etablierung und Anwendung von Methoden, die es ermöglichen, die Photophysik von kleinen Molekülen nicht nur in komplexen Lösungsmitteln, wie beispielsweise Zelllysaten [1], sondern auch in lebenden Zellen zu charakterisieren. Hier konnten in den letzten Jahren wichtige Fortschritte gemacht werden. So konnten die photoinduzierten Prozesse in einem Übergangsmetallkomplexe, dessen Analoge in einer klinischen Studie zur Behandlung von Blasenkrebs befindet, in humanen MCF7 Zellen untersucht werden [2]. Aufgrund der hohen Zytotoxizität des Systems unter Bestrahlung wurden diese Experimente noch in fixierten Zellen durchgeführt. Weitere methodische Entwicklungen, die in einem ersten Schritt auf das nicht-photozytotoxische Astaxanthin zurückgegriffen haben, erlaubten erstmalig die Untersuchung der elektronsich angeregten Zustände des Chromophors in humanen Zellen [3]. Diese Arbeiten, die im Kontext des ITN Logic Lab durchgeführt wurden, zeigten keine Indikationen für Karotenoidaggregate in den lebenden Zellen, vielmehr wurde — anders als bei der Untersuchung der Übergangsmetallkomplexe — eine weitgehend nicht gestörte Dynamik der angeregten Zustände beobachtet. [1] Chettri A., et al. (2022): J. Phys. Chem. A, DOI: 10.1021/ acs.jpca.1c09968. [2] Schneider, K. et al. (2020): Chem. Eur. J., 26, 14844-14851. [3] Yang, T. et al. (2021): Chem. Commun., 57, 6392-6395. Abb. 1. Darstellung des Aufbaus für die in cellulo transiente Absorptionsspektroskopie. Phasenkontrastbild und transientes Absorptionsmikroskopisches Bild einer Zelle, die Astaxanthin angereichert hat. 84 — FORSCHUNG

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