Photospaltbare (Cumarin-4-yl)methyl-Ester als Phototrigger für Nucleotide, Aminosäuren und Protonen

In der vorliegenden Dissertation wurden neue langwellig anregbare und ultraschnelle Phototrigger für Nucleotide, Aminosäuren und Protonen auf der Basis von photolabilen (Cumarin-4-yl)methyl(CM)-Estern synthetisiert, photophysikalisch/photochemisch charakterisiert sowie in der Praxis getestet. Die Phototrigger wurden in der Regel durch Veresterung einer essentiellen Säurefunktion des Biomoleküls mit einem 4-(Diazomethyl)- oder 4-(Hydroxymethyl)cumarin hergestellt. Die erhaltenen photosensiblen CM-Ester werden in wässrigen Medien durch UV-Bestrahlung in ihre Alkohol- und Säurekomponente (Biomolekül) gespalten. Sie zeichnen sich durch hohe Hydrolysestabilitäten, hohe Photoempfindlichkeiten (Zusammenwirken von Absorptionsvermögen und Quantenausbeute) und hohe Freisetzungsgeschwindigkeitskonstanten der Biomoleküle aus. Im Vergleich mit den kommerziell erhältlichen 1-(2-Nitrophenyl)ethyl-Estern sind die entsprechenden CM-Ester bei Wellenlängen ab 365 nm deutlich photoempfindlicher und bei den Freisetzungsgeschwindigkeiten der Biomoleküle um mindestens 1-2 Größenordnungen schneller. Die neuen Phototrigger erwiesen sich in biologischen Experimenten (z. B. Photofreisetzung von H࿺ an Membranoberflächen zur Erzeugung von pH-Gradienten und Stimulation von Nervenzellen in Hirnschnitten von Mäusen durch photofreigesetztes ATP) als exzellente Werkzeuge für die orts- und zeitaufgelöste Untersuchung schneller biologischer Prozesse.