Smart Polymers
Photoresponsive polymer-enzyme switches
LMU München, Seminar zur Einführung in die Biophysik
Smart Polymers, Aylin Meinhold
Smart Polymers
1. Einführung in die Technik
• Was sind smart Polymers?
• Warum der Begriff smart oder intelligent?
Reaktion auf äußere
Reize
LMU München, Seminar zur Einführung in die Biophysik
Smart Polymers, Aylin Meinhold
Smart Polymers
1. Einführung in die Technik
Phasenseparation als Reaktion
auf eine Änderung der
umgebenden Bedingungen
LMU München, Seminar zur Einführung in die Biophysik
Smart Polymers, Aylin Meinhold
Smart Polymers
1. Einführung in die Technik
Warum ist diese Methode nützlich?
• Anwendungen in der Medizin und Biotechnologie
• drug delivery. Smart polymers matrices
• Hydrogele, Bioseparation
• Immuntests
• rekombinante Proteine, zB Steuerung von Ligand oder Zellbindung
LMU München, Seminar zur Einführung in die Biophysik
Smart Polymers, Aylin Meinhold
Smart Polymers
1. Einführung in die Technik
Biokonjugate
LMU München, Seminar zur Einführung in die Biophysik
Smart Polymers, Aylin Meinhold
Smart Polymers
2. Photoresponsive polymer-enzyme switches
mögliche Bindungen
LMU München, Seminar zur Einführung in die Biophysik
Smart Polymers, Aylin Meinhold
Smart Polymers
2. Photoresponsive polymer-enzyme switches
Photoswitches
LMU München, Seminar zur Einführung in die Biophysik
Smart Polymers, Aylin Meinhold
Smart Polymers
2. Photoresponsive polymer-enzyme switches
Photoswitches:
• absorbiertes Licht aktiviert eine
chem. Transformation, zB.
Photoisomeration
• dient hier als molekulare
Antenne, bzw. molekularer
Schalter
LMU München, Seminar zur Einführung in die Biophysik
Smart Polymers, Aylin Meinhold
Smart Polymers
2. Photoresponsive polymer-enzyme switches
Synthese der licht
empfindlichen Polymere
LMU München, Seminar zur Einführung in die Biophysik
Smart Polymers, Aylin Meinhold
Smart Polymers
2. Photoresponsive polymer-enzyme switches
LCST Verhalten unter UV bzw Vis Bestrahlung
Messtemperatur 45°C!
LMU München, Seminar zur Einführung in die Biophysik
Smart Polymers, Aylin Meinhold
Smart Polymers
2. Photoresponsive polymer-enzyme switches
LMU München, Seminar zur Einführung in die Biophysik
Smart Polymers, Aylin Meinhold
Smart Polymers
2. Photoresponsive polymer-enzyme switches
Endoglucanase
Mutant N55C
konjugiert mit DMAAm
LMU München, Seminar zur Einführung in die Biophysik
Smart Polymers, Aylin Meinhold
Smart Polymers
2. Photoresponsive polymer-enzyme switches
Katalytische Aktivität des N55C
Messtemperatur 45°C
Substrat: ONPC
Produkt: Nitrophenol
LMU München, Seminar zur Einführung in die Biophysik
Smart Polymers, Aylin Meinhold
Smart Polymers
2. Photoresponsive polymer-enzyme switches
Reversibilität
LMU München, Seminar zur Einführung in die Biophysik
Smart Polymers, Aylin Meinhold
Smart Polymers
Photoresponsive polymer-enzyme switches
Immobilisation an magnetic beads
LMU München, Seminar zur Einführung in die Biophysik
Smart Polymers, Aylin Meinhold
Smart Polymers
2. Photoresponsive polymer-enzyme switches
Fazit:
• Enzyme konnten mithilfe der Polymere durch Lichtbestrahlung an und aus
geschaltet werden
Kontrolle der Enzymaktivität
Enzym kann ausgeschaltet bleiben bis es im Körper sein Ziel
erreicht und dort mithilfe von optischer Fibertechnologie
angeschaltet werden
• Reversibler Prozess
• Microfluide
• Lab on a chip
LMU München, Seminar zur Einführung in die Biophysik
Smart Polymers, Aylin Meinhold
Smart Polymers
3. Ausblick
Weitere Anwendungen
LMU München, Seminar zur Einführung in die Biophysik
Smart Polymers, Aylin Meinhold
Smart Polymers
4. Quellen
Quellen:
• Photoresponsive polymer–enzyme switches
Tsuyoshi Shimoboji*, Edmund Larenas†,
Tim Fowler†, Samarth Kulkarni*, Allan S. Hoffman*‡, and Patrick S. Stayton*‡
• Really smart bioconjugates of smart polymers and
receptor proteins
Allan S. Hoffman,1* Patrick S. Stayton,1 Volga Bulmus,1 Guohua Chen,1 Jingping Chen,1 Chuck Cheung,1
Ashutosh Chilkoti,1 Zhongli Ding,1 Liangchang Dong,1 Robin Fong,1 Chantal A. Lackey,1 Cynthia J. Long,1
Morikazu Miura,1 John E. Morris,1 Niren Murthy,1 Yoshikuni Nabeshima,1 Tae Gwan Park,1
Ollie W. Press,1 Tsuyoshi Shimoboji,1 Sara Shoemaker,1 Heung Joon Yang,1 Nobuo Monji,2
Robert C. Nowinski,2 Carole Ann Cole,2 John H. Priest,2 J. Milton Harris,3 Katsuhiko Nakamae,4
Takashi Nishino,4 Takashi Miyata4
• A Mixed
Stimuli-Responsive Magnetic and Gold Nanoparticle
System for Rapid Purification, Enrichment, and Detection of
Biomarkers
Michael A. Nash, Paul Yager, Allan S. Hoffman, and Patrick S. Stayton*
Department of Bioengineering, University of Washington, Seattle, WA 98195
LMU München, Seminar zur Einführung in die Biophysik
Smart Polymers, Aylin Meinhold

22 Smart Polymers