Polymere für nachhaltigere Medikamente
US-Forscher entwickeln effiziente, zukunftsweisende Methode für Enantiomerentrennungen
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Chemielabor: US-Forscher weisen Weg zu nachhaltigerer Arznei (Foto: pixabay.com, parthsawant01) |
Champaign (pte004/03.06.2025/06:15)
Maßgeschneiderte Polymere eröffnen künftig einen neuen Weg für elektrochemische Trennungen zur nachhaltigen Arzneimittelherstellung. Forscher der University of Illinois Urbana-Champaign haben einen einen effizienten, nachhaltigen Weg zur Durchführung der kritischen Enantiomerentrennungen gefunden. Die Forschungsergebnisse sind im "Journal of the American Chemical Society" nachzulesen.
Anspruchsvolle Trennung
"Dies ist eine der schwierigsten Trennungen der Welt. Es geht darum, fast identische chemische Moleküle voneinander zu trennen", sagt Forschungsleiter Xiao Su. Der Weg zur Trennung von Enantiomeren besteht laut Co-Erstautor Jemin Jeon darin, eine chirale Umgebung einzuführen, die den Unterschied zwischen den beiden Spiegelbildern der Enantiomere erkennen kann.
"Herkömmliche Verfahren zur Trennung dieser Enantiomere führen oft zu einer großen Menge an chemischen Abfällen", so Jeon weiter. "Wir wollten eine nachhaltigere, aber dennoch effektive enantioselektive Trennung erreichen, indem wir eine chirale Schnittstelle entwickelten, die selektiv ein Enantiomer gegenüber dem anderen einfangen und durch wie Strom ein- und ausgeschaltet werden kann."
Enantiomerentrennung schwierig
Obwohl elektrochemische Trennungen für viele Ionenrückgewinnungsprozesse erfolgreich eingesetzt wurden, war die Durchführung von Enantiomerentrennungen bislang nicht möglich, da es an geeigneten redox-responsiven Polymeradsorbenzien fehlt, die Enantiomere anziehen und binden.
Als die Forscher den elektrochemischen Trennungsprozess unter Nutzung neu synthetisierter Polymere durchgeführt haben, bemerkten sie, dass ein bestimmtes Enantiomer erfolgreich von einem racemischen oder 50-50-Enantiomerengemisch getrennt werden konnte. Ihre Arbeit zeigt auch, wie sich Ziel-Enantiomere durch technisches Design theoretisch auf 99 Prozent Reinheit bringen lassen.
"Die Einzigartigkeit dieser Polymere besteht darin, dass sie nicht nur chiral sind, sondern dass sie chiral sind und elektrochemisch reagieren. Das ist eine völlig neue Anwendung für elektrochemische Trennungen", meint Su. Er betont, dass nun mögliche elektrochemisch durchgeführte Trennungen nicht nur zu mehr Effizienz beim Screening und der Herstellung von Medikamenten führt, sondern auch erhebliche Vorteile für die Umwelt mit sich bringt.
Deutlich weniger Abfall entsteht
"Pharmazeutische Trennungen können oft sehr teuer und chemisch verschwenderisch sein. Die Trennung dieser Enantiomere erfordert große Systeme, die viel Lösungsmittel verbrauchen und eine Menge chemischer Abfälle erzeugen. Wenn man diesen Prozess elektrochemisch durchführt, kann man den Abfall und die verwendeten Chemikalien reduzieren", verdeutlicht Su.
Die Studie hat sich zwar auf die Trennung von enantiomeren Aminosäurepaaren fokussiert, doch laut Jeon gibt es unzählige potenzielle Anwendungsmöglichkeiten: "Dies ist nur ein Anfang für das Design von redoxaktiven chiralen Grenzflächen und elektrochemischen Systemen. Wir glauben, dass es unbegrenzte Möglichkeiten gibt, diese Konzepte für die enantioselektive Trennung einer größeren Gruppe von Molekülen, einschließlich wertvoller Pharmazeutika, zu verfolgen."
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