Detergenzien sind wichtige Bestandteile von Kosmetika, Reinigungs- und Desinfektionsmitteln, die hydrophobe Stoffe mit geringer Selektivität solubilisieren, was zu Zellschäden und Nebenwirkungen führt, wie Hautreizungen, Allergien oder antimikrobieller Resistenz. Um die Chemie von Detergenzien mit Gesundheit in Einklang zu bringen, haben wir ionische/nichtionische Hybrid-Detergenzien mit überraschenden Vorteilen entwickelt. Im Vergleich zu etablierten ionischen Detergenzien, wie Natriumdodecylsulfat oder Dodecyltrimethylammoniumbromid, haben verwandte ionische/nicht-ionische Hybrid-Detergenzien niedrige kritische Mizellbildungskonzentrationen, geringe Zytotoxizität, ausgezeichnete Hartwassertoleranz und sehr gute Solubilisierungseigenschaften. Hybrid-Detergenzien werden die Entwicklung von Reinigungsprodukten ermöglichen, welche Detergenzien mit skalierbarer Zellverträglichkeit benötigen und gleichzeitig Reinigungsanwendungen schaffen. Darüber hinaus haben wir für die medizinische Forschung nicht-ionische Hybrid-Detergenzien entwickelt, um die Stabilisierung funktioneller Membranproteine und ihre Interaktionen mit Membranlipiden in biochemischen Assays zu kontrollieren. Membranproteine sind lebenswichtige molekulare Maschinen in Zellmembranen und Hauptansatzpunkt für die Entwicklung neuer Medikamente. Eine detaillierte Analyse ihrer Funktion und der Bindung von Wirkstoffen im Zusammenhang mit Membranlipiden ist für die Arzneimittelentwicklung von entscheidender Bedeutung und gleichzeitig herausfordernd. Standarddetergenzien stellen relevante Lipidumgebungen von Proteinen nur unzureichend nach und verringern dadurch eine Übertragbarkeit von Daten aus der Untersuchung von Protein-Wirkstoff Komplexen auf Patienten. Um diese Innovationshürde zu überwinden, haben wir Hybrid-Detergenzien mit skalierbaren Solubilisierungseigenschaften entwickelt. Der Trick besteht darin, die Kopfgruppen nicht-ionischer Detergenzien miteinander zu kombinieren, um Polarität und konische Molekülform von Hybrid-Detergenzien präzise einzustellen. Unser chemisches Design führte zu ersten Detergens-Mizellen, die es ermöglichen Protein-Lipid-Wechselwirkungen bei der Reinigung von Membranproteinen schrittweise zu entfernen oder zu erhalten. Überraschenderweise eröffnet unsere Hybrid-Detergenzien-Technologie neue Möglichkeiten für die Untersuchung von Membranproteinen und führte zu der Entdeckung einer neuen Art biomolekularer Wechselwirkung zwischen Proteinen und Glykolipiden in den Zellwänden gramnegativer Bakterien, welche bedeutsam für die Erforschung neuer Antibiotika ist. Die Chemie der Hybrid-Detergenzien eröffnet spannende Möglichkeiten für die Entwicklung biokompatibler Verbraucherprodukte und die medizinische Forschung.
