Multivalenz als chemisches Organisations- und Wirkprinzip: Neue Architekturen, Funktionen und Anwendungen

Multivalenz ist die chemische Wechselwirkung von Liganden mit mehreren identischen  Bindungsstellen an eine mehrfach präsentierte Akzeptoreinheit. Sie spielt bei der (Selbst-)Organisation von Materie, Erkennungsprozessen und der Signaltransduktion in biologischen Systemen eine entscheidende Rolle. Multivalente Liganden, die im richtigen Abstand auf definierten Gerüsten präsentiert werden, können überproportionale Verstärkung von Bindungskonstanten an einen entsprechenden Akzeptor hervorrufen, so dass Gleichgewichte vollständig zugunsten der Komplexe verschoben. Die gezielte Entwicklung neuer multivalenter Moleküle ist sowohl für wichtige biologische Fragestellung, z.B. der Hemmung von Entzündungen und der Prävention von viralen Infektionen, als auch für die gezielte Herstellung funktionaler Molekülarchitekturen, z.B. auf Oberflächen, von großer Bedeutung. Das weitgehende Verständnis multivalenter Wechselwirkung ist für die Beantwortung zentraler Fragestellungen und  Neuentwicklungen im Bereich der Bio- und Materialwissenschaften von entscheidener Bedeutung. Zur Bewältigung dieser komplexen und langfristigen Aufgabe ist das interdisziplinäre Zusammenwirken von Naturwissenschaftlern mit unterschiedlichen Expertise von der Biochemie bis hin zur Theorie notwendig.

Der Sonderforschungsbereich ist in drei Breiche untergliedert: Projektbereich A befasst sich mit der Synthese multivalenter Architekturen und ihrer Organisation. Er generiert für die Untersuchung der funktionalen Eigenschaften neuartige Gerüstarchitekturen für systematische Bindungsstudien. Der Projektbereich B untersucht multivalente Konjugate und ihre Wirkung in ausgewählten biologischen Systemen. Der Projektbereich C bearbeitet die Grundlagen der Multivalenz durch ihre Entwicklung neuer physikalischerund theoretischer Methoden zur quantitativen Analyse und Beschreibung ausgewählter mutlivalenter Systeme.