Kleine Tropfen, große Wirkung

Wasser: Schlüssel für neue Medikamente & Materialien

Wasser ist essenziell und allgegenwärtig. Ohne kann sich kein Leben entwickeln und bestehen. Fast alle biologischen und chemischen Prozesse finden in seiner Anwesenheit statt. Es passt sich flexibel an, speichert Energie und gibt sie weiter. Normalerweise denken wir bei Wasser an die fließende und sich frei bewegende Flüssigkeit. Es findet sich aber auch auf molekularer Ebene, zum Beispiel in winzigen Vertiefungen von Proteinen oder zwischen dicht gepackten Molekülen. Dort sind die Wassermoleküle in engen Zwischenräumen eingeschlossen. Sie können sich nicht bewegen, stehen unter Dauerspannung und können ihre gespeicherte Energie nicht freisetzen.

Wissenschaftler der Constructor University haben gemeinsam mit Kollegen des Karlsruher Instituts für Technologie und der University of California San Diego bewiesen, dass dieses sogenannte „hochenergetische Wasser“ die Stärke molekularer Bindungen beeinflusst. Der Effekt war zwar bekannt, konnte aber bisher nicht gemessen werden. Der Forschergruppe ist dies nun erstmals gelungen. Damit wurde der Grundstein für die Entwicklung neuer Medikamente und Materialien gelegt.
Der Effekt funktioniert folgendermaßen: Wird das eingeengte Wasser von einem anderen Molekül verdrängt, setzt dies die eingeschlossene Energie frei und es entsteht ein thermodynamischer „Schub“. Dies sorgt dafür, dass neu entstehende Bindungen deutlich stabiler werden.

Das Wissen über die Stärke der Reaktion gibt Aufschluss darüber, warum manche Moleküle besonders gut zusammenpassen und feste Bindungen eingehen. Dies kann helfen, neue Wirkstoffe für Medikamente zu entwickeln, die dank des energetischen Wassers effektiver wirken. Für die Materialforschung liefert die Studie Ansätze für stärkere Materialien oder empfindlichere Sensoren. Darüber hinaus sorgt die Arbeit für ein neues Verständnis davon, wie Wasser aktiv chemische Prozesse mitbestimmt.