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Chemilumineszenz mit hoher Quantenausbeute

Wissenschaftler der Universität Jena wurde für Untersuchungen einer vielversprechenden leuchtenden Verbindungklasse mit dem „Marlene DeLuca Award“ ausgezeichnet.

Glühwürmchen sind seit vielen Jahren für Wissenschaftler weltweit von Interesse. Vor allem ihr Leuchtmechanismus, der kaltes Licht erzeugt, beschäftigt die Forschung. Denn Licht bedeutet immer auch Energie. Doch gerade für die Anwendung in der biochemisch-medizinischen Analytik ist die sogenannte Biolumineszenz – die Erzeugung von (kaltem) Licht durch Lebewesen – von großer Bedeutung.

Stefan Schramm, Doktorand am Institut für Organische Chemie und Makromolekulare Chemie der Friedrich-Schiller-Universität Jena (FSU) ist es gelungen, nach dem Vorbild der Natur, ein effizientes System zur Erzeugung von kaltem Licht zu entwickeln. Für seine Forschungsergebnisse wurde er auf dem internationalen Symposium für Biolumineszenz und Chemilumineszenz in Tsukuba (Japan) mit dem „Marlene DeLuca Award“ ausgezeichnet. Der Preis  wird zu Ehren von Marlene DeLuca vergeben, die Pionierleistungen in der Biolumineszenz- und Chemilumineszenzforschung vollbracht hat.

Schramm synthetisierte eine Vielzahl von Verbindungen sogenannter 2-Coumaranone, die den bislang verwendeten Systemen bezüglich einer Lichtemission überlegen sind. Hinzu kamen organisch chemische, spektroskopische und schließlich auch quantenchemische Untersuchungen, um alle wichtigen Zwischenschritte, die zur Erzeugung des Lichts notwendig sind, aufzuschlüsseln. Eine der Modellverbindungen diente ihm als Ausgangspunkt für empirische und quantenchemische Studien mit dem Ergebnis, ganz genaue Informationen über den Ablauf des Leuchtens zu erhalten. „Die 2-Coumaranone ermöglichen es, einfache und kostengünstige chemische Modelle für unterschiedlichste Anwendungen zu erzeugen“, erklärt Schramm.

Die Verbindungsklasse weist eine bis um das Zehnfache höhere Quantenausbeute auf als bisherige Systeme. Deshalb zählen die 2-Coumaranone zu den hellsten chemilumineszenten Verbindungen. Das heißt, dass es möglich ist, nicht nur mehr sondern auch sensitiver Licht zu detektieren als mit jenen Systemen, die bisher in der biochemisch-medizinischen Analytik angewendet werden. Sie kommen vor allem bei Immunassays zur Erkennung von Antigenen z. B. bei Krebs- oder HIV-Erkrankungen zum Einsatz. Mit dem System von Stefan Schramm können bereits kleinste Spuren nachgewiesen und so Krankheiten noch früher identifiziert werden.

www.uni-jena.de

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