Molekulare Fingerabdrücke

Es sei eine Ehrung seiner bisherigen Arbeiten und eine Möglichkeit für künftige Forschung – Prof. Dr. Alexander Schiller von der Universität Jena kann sich freuen: Der Juniorprofessor für Photonische Materialien hat von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gerade ein Heisenberg-Stipendium erhalten und wird damit in den nächsten drei Jahren gefördert mit einer Verlängerungsoption um zwei Jahre.

Mit dem renommierten Heisenberg-Stipendium ermöglicht die DFG Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern, an einem hochkarätigen Forschungsprojekt zu arbeiten und sich so für einen Ruf an eine Hochschule weiter zu qualifizieren. Für sein jetzt gestartetes Projekt auf dem Gebiet der supramolekularen analytischen Chemie „Detektion und Differenzierung von Diolen mit fluorierten Benzenboronsäuren und 19F-NMR-Spektroskopie“ erhält Prof. Schiller überdies eine Sachbeihilfe. Insgesamt beläuft sich die Förderung auf 540.000 Euro.

„Ich gratuliere Alexander Schiller zu dieser herausragenden Auszeichnung und freue mich sehr, dass er sich entschieden hat, das Stipendium zu nutzen, um seine Arbeiten in Jena weiterzuführen. Das ist eine echte Bereicherung für die Wissenschaftsregion Jena“, so Prof. Dr. Ulrich S. Schubert, Dekan der Chemisch-Geowissenschaftlichen Fakultät der Universität Jena.

In seinem Forschungsprojekt plant Alexander Schiller mit seiner Arbeitsgruppe von fünf Doktoranden neuartige Zuckersensoren im wässrigen Medium zu entwickeln. „Dazu nutzen wir Boronsäure-Verbindungen als Sensormoleküle“, erläutert der Chemiker. Da die Sensormoleküle zusätzlich Fluor-Atome enthalten, lassen sie sich mit Hilfe der sogenannten 19F-NMR-Methode (Kernspinresonanzspektroskopie) untersuchen. Der Vorteil dieses Verfahrens: Mit wenigen Messungen lassen sich eine Vielzahl unterschiedlicher Zuckermoleküle und verwandte chemische Verbindungen nachweisen und quantifizieren.

„Jedes Zuckermolekül, das an den Sensor bindet, weist sein eigenes, ganz spezifisches Spektrum auf“, erläutert Heisenberg-Stipendiat Schiller. Die individuellen NMR-Signale möchte der Wissenschaftler nutzen, um für eine Vielzahl von Zuckern eine Art Fingerabdruck zu erstellen. „Unterschiedliche Zuckermoleküle, etwa Glukose oder Fruktose, haben spezifische Fingerabdrücke und sind somit einfach in Wasser zu unterscheiden.“ Diese Methode sei daher hervorragend geeignet, beispielsweise den Verlauf von Enzymreaktionen, bei denen Zuckermoleküle umgesetzt werden, zu beobachten.

Im Rahmen des Projekts werden Alexander Schiller und seine nationalen und internationalen Kooperationspartner zunächst neue fluorierte Boronsäure-Verbindungen synthetisieren und diese auf ihre spezifischen Fähigkeiten, Zuckermoleküle selektiv zu binden, testen. Anschließend sollen diese Sensormoleküle genutzt werden, um neue Enzym-Assays zu entwickeln.

Dabei möchte der Chemiker auch methodisch Neuland betreten: Die aus der Reaktion der Zuckermoleküle und des Sensors generierten „Fingerabdrücke“ plant er nicht nur als visuell erfassbares Spektrum, sondern auch akustisch darzustellen. „Jedem Mess-Signal wird ein definierter Ton zugeordnet“, erläutert der Forscher und Hobby-Pianist. „Dabei entsteht für jede Substanz ein spezifischer Klang, anhand dessen sich die Zuckermoleküle mit Hilfe des Gehörs unterscheiden lassen.“ Anwenden wollen die Wissenschaftler um Prof. Schiller ihre neuartigen Zuckersensoren beispielsweise, um mit Kollegen von der Freien Universität Berlin ein empfindliches Nachweissystem für Influenza-Viren zu etablieren.

Alexander Schiller wurde an der École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) zum Thema „Biomimetische Katalyse von immobilisierten Übergangsmetallkomplexen“ promoviert. Nach einem Forschungsaufenthalt an der University of California, Santa Cruz und an der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) in St. Gallen erhielt er 2009 einen Ruf auf die Carl-Zeiss-Stiftungs-Juniorprofessur für Photonische Materialien an der Universität Jena. Schiller arbeitet in der DFG Forschergruppe 1738 „Häm und Hämabbauprodukte“ mit und ist Associate Editor der Zeitschrift „Reviews in Inorganic Chemistry“.

Kontakt:
Jun.-Prof. Dr. Alexander Schiller
Institut für Anorganische und Analytische Chemie der Friedrich-Schiller-Universität Jena
Humboldtstraße 8, 07743 Jena
Tel.: 03641 / 948113
E-Mail: alexander.schiller[at]uni-jena.de