Molekulare Selbstorganisation mit atomarer Auflösung analysiert

Internationale Forschungsteams erforschen gezielt die Synthese „intelligenter“ Materie nach biologischen Vorbildern. Ein Kooperationsprojekt der Universität Münster und des RIKEN-Forschungsinstituts demonstriert nun, dass spezifische Peptide in wässrigem Milieu spontan faserartige Strukturen mit integrierten Kanälen ausbilden. Bereits geringe Peptidkonzentrationen unter einem Prozent genügen dabei zur Genese stabiler Hydrogele mit hohem Wassergehalt. Die Charakterisierung der molekularen Architektur und Interaktionen erfolgte mittels Kryo-Elektronenmikroskopie auf atomarer Ebene mit einer Auflösung von 1,7 Ångström .

Methodische Höchstleistung in der Strukturaufklärung

„Diese mikroskopische Auflösung ist ein Weltrekord für die Analyse von selbstorganisierten synthetischen Materialien“, unterstreicht Christos Gatsogiannis vom Institut für Medizinische Physik und Biophysik. „Sie erlaubt detaillierte Rückschlüsse darauf, wie die Selbstorganisation funktioniert.“
Durch den Einsatz von Aminosäuren mit aromatischen Kohlenwasserstoffnetzwerken wird eine präzise, starke Wechselwirkung in wässriger Lösung erreicht. Das daraus abgeleitete Modell zur stufenweisen Selbstorganisation lässt sich auf analoge molekulare Systeme übertragen. Potenziellen Anwendungsszenarien umfassen den Einsatz als Wirkstoffspeicher, Gewebegerüst oder die Entwicklung supramolekularer Funktionsmaterialien mit optischen und selbstheilenden Eigenschaften.

Synthese und analytische Charakterisierung

Das Herstellungsverfahren basiert auf synthetisierten Peptiden mit ausgedehnten aromatischen Einheiten. Nach dem Lösen in Wasser und gezielter, gradueller Absenkung des pH-Wertes erfolgt die spontane Gelbildung. Die detaillierte Analyse des Verformungs- und Fließverhaltens sowie die kryo-elektronenmikroskopische Untersuchung bei minus 180 Grad Celsius erfolgten unter anderem am Center for Soft Nanoscience der Universität Münster.

Quelle

Universität Münster (08/2026)