Forschung Prof. Herrmann

 

Makromolekulare Materialien und Systeme

Forschungsbild Herrmann

Das Forschungsprogramm unserer Gruppe konzentriert sich auf synthetische Chemie und Molekularbiologie. Chemiker, Biologen und Physiker widmen sich der Aufgabe, neue molekulare Technologien zu erfinden, um durch die Kombination chemischer und biologischer Prozesse neue (bio)molekulare und biohybride Strukturen zu schaffen. Unsere Gruppe hat bei der Entwicklung von zwei Materialklassen Pionierarbeit geleistet: Nukleinsäure-Polymer-Konjugate und supergeladene Polypeptide. Diese von der Natur inspirierten Materialien sind so konzipiert, dass sie wohldefinierte molekulare Architekturen bilden, die mehrere Längenskalen von Nanometern bis hin zu makroskopischen Strukturen umfassen. Diese Strukturen sind der Schlüssel für die Realisierung komplexer Funktionen in technologischen, medizinischen und biowissenschaftlichen Anwendungen.

 

Sonopharmakologie:

Unser Gruppe war die erste, die Konzepte aus der Polymermechanochemie auf die Biowissenschaften übertragen hat. Ultraschall und die daraus resulitierenden Scherkräfte in wässriger Umgebung wirken als externe Auslöser, um verschiedene Klassen von Wirkstoffmolekülen zu aktivieren, was ein neuartiges Konzept für zielgerichtete Medikamente darstellt.

Yiliz, D., Göstl, R. & Herrmann, A.: Sonopharmacology: Controlling Pharmacotherapy and Diagnosis by Ultrasound-Induced Polymer Mechanochemistry. Chem. Sci. 2022, 13 : 13708-13719.
Huo, S. et al.:
Mechanochemical Bond Scission for the Activation of Drugs . Nat. Chem. 2021, 13: 131-139.

 

Sonogenetik:

Neben Wirkstoffen wird die Aktivität von Proteinen und Genen mit Ultraschall manipuliert. Enzyme und Nukleinsäuren sind so konzipiert, dass sie auf biokompatiblen Ultraschall geringer Intensität reagieren, um in Zukunft biologische Systeme tief im Körper zu orchestrieren.

Zhao, P. et al.: Activation of the Catalytic Activity of Thrombin for Fibrin Formation by Ultrasound. Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60(26): 14707-14714.
Zhou, Y. et al.: Controlling Optical and Catalytic Activity of Genetically Engineered Proteins by Ultrasound. Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60(3): 1493-1497.

 

Ultrastarke Bio-Klebstoffe:

Wir entwickeln molekulare Klebstoffe de novo, indem wir rekombinante Proteinexpression und Gentechnik nutzen. Hochgeladene Polypeptide wurden mit Tensiden komplexiert, um Klebstoffe auf Koazervatbasis zu bilden die herausragende Eigenschaften wie Temperaturschaltbarkeit, hämostatische und wundheilungsfördernde Eigenschaften aufweisen.

Zhou, Y. et al.: Fracture Detection in Bio‐Glues with Fluorescent‐Protein‐Based Optical Force Probes. Adv. Mater. 2023, 35(16): 2210052.
Ma, C. et al.: Ultra-Strong Bio-Glue from Genetically Engineered Polypeptides. Nat. Commun. 2021, 12: 3613.