Die stetig wachsende Präsenz antimikrobieller Resistenz (AMR) stellt eine zunehmende Bedrohung für das weltweite Gesundheitssystem dar. Antimikrobielle Polymere (APs) stellen eine vielversprechenden Lösungsansatz dar, da ihr Wirkmechanismus – die Permeabilisierung bakterieller Membranen – gegenüber AMR-Entwicklung unempfindlich ist. Ihre Selektivität ist jedoch für klinische Anwendungen noch unzureichend.
Amphiphilie ist ein zentraler Parameter der die Aktivität und Selektivität von APs definiert. Zu amphiphile Systeme sind in der Regel unselektiv und toxisch für Säugetierzellen. Diese Eigenschaft lässt sich durch die Variation der Polymerarchitektur modulieren. So sind zum Beispeil Flaschenbürsten-APs mit spezifischen Aspektverhältnissen höchst selektiv. Eine übermäßig amphiphile Zusammensetzung führt allerdings zu irreversibler unimolekularer Selbstassemblierung und einem Verlust der Aktivität.
Die Kombination von Zuckern und APs weckte unser Interesse, da die Zugabe hydrophiler Seitengruppen keinen negativen Einfluss auf die antimikrobielle Wirksamkeit hatte. Dies lies uns ander Notwendigkeit von Amphiphilie in solchen Systemen zweifeln.
Mithilfe photovermittelten RAFT-Polymerisation wurde eine Bibliothek von Polymeren mit unterschiedlichen amphiphilen Eigenschaften und Tendenzen zur Bildung von Wasserstoffbrückenbindungen hergestellt. Interessanterweise konnten wir feststellen, dass nicht-amphiphile APs hervorragende Aktivität aufweisen können, wenn kationische Monomere mit Wiederholungseinheiten kombiniert werden, die starke Wasserstoffbrückenbindungen ausbilden können. Das Fehlen hydrophober Einheiten führt wiederum zu einer geringen unspezifischen Toxizität. Nicht-amphiphile APs besitzen die einzigartige Fähigkeit, sich an Membranen Cluster zu bilden und so eine supramolekulare Multivalenz zu erzeugen, die ihre Membranaktivität erhöht und Bakterienzellen aggregiert. Dieser Effekt, der nur in Abwesenheit von Hydrophobie auftritt, eröffnet neue Möglichkeiten für die Entwicklung antimikrobieller Materialien.
