Structure of Self-organizing Amphiphilic Systems: Application of Scattering Methods.

Selbstaggregierende amphiphile Systeme sind die Grundlage vieler lebender Organismen, ein weithin bekanntes Beispiel ist die Zellmembran. Aber auch in der Biotechnologie, Biochemie und Pharmazie sind solche Systeme von zunehmender Bedeutung. Ihre strukturelle Charakterisierung ist mit Streumethoden möglich. In einer Kooperation mit dem Institut für Biochemie der TU Graz planen wir Mikroemulsionen als Reaktionsmedium für Lipasen zu entwickeln und das Phasenverhalten neuer bioaktiver Phospholipidanaloga zu studieren. Die an der TU Graz entwickelten Substrate mit Fluorophor für die Bestimmung lipoytischer Enzymaktivitäten sind von großer Bedeutung in der Biotechnologie und Medizin. Für die enzymatische Reaktion ist es notwendig, daß das fluoreszierende Substrat in Wasser gut und wohldefinert dipergiert ist und damit reproduzierbare Formen der Substratsolubilisierung erreicht werden. Mikroemulsionen bestehen zumindest aus drei Komponenten - Wasser, Öl und Tensid - und bilden gut organisierte kleine lokale Strukturen (Mizellen, bikontinuierliche Phasen etc). Damit besteht die Möglichkeit, ein neues System für gut definierte und reproduzierbare Substratsolubilisierung und so ein neues reporudzierbares Testsystem für Lipasen zu finden. Phospholipide dienen in der Natur unterschiedlichsten Funktionen. Die wichtigste Rolle spielen sie bei der Bildung Zellmembranen. Es sind aber auch Phospholipide bekannt, die selbst physiologisch aktiv sind. Am Institut für Biochemie wurden und werden neue Phospholipidanaloga (PLAs) entwickelt, welche Aktivität gegen Tumorzellen gezeigt haben und antiviral, entzündungshemmend und antipsoriatisch sind. Die Art der Substituenten am Glycerolgerüst und in der Kopfgruppe ist anders als bei den natürlichen Phospholipiden und den bekannten Phospholipidanalogen, so daß das Aggregationsverhalten der neuen Komponenten im wäßrigen Milieu nicht vorhergesagt werden kann. Die Natur dieser Aggregate - Mizellen, Vesikel, multilamellare Aggregate oder ähnliches - wird im Laufe dieses Projektes untersucht. Neue Studien haben gezeigt, daß der zytostatische Effekt der PLAs wahrscheinlich aufgrund der unterschiedlichen Wechselwirkungen mit den Zellmembranen und unterschiedlicher Aufnahme durch Zielzellen stark von der Aggregationsform der Komponenten abhängt. Die Art der aus verschiedenen Lipiden geformten Aggregate hängt von mehreren Variablen ab, wie Lipidkonzentration, Temperatur, Ionenstärke und ionischer Zusammensetzung des Puffers. Weiters sollen Mischungen von PLAs mit Cholesterol und normalen Phospholipiden untersucht werden. Letztere können nicht nur die Toxizität der PLAs vermindert, sondern auch an der Eigenschaften der PLA-Aggregate (Größe, Oberflächeneigenschaften) verändern.