Magnetische Funktionalisierung von Metal-Organic-Frameworks & Verwendung als DrugDeliverySystem

von Lennart Moritz (18, Sächs. Landesgymnasium St. Afra zu Meißen)

Kategorie: Chemie 2011
Betreuer: Dipl.-Chem Martin R. Lohe (Technische Universität Dresden)
Wettbewerbsart: Jugend forscht

Gewonnene Preise:
  • 3. Platz im Landeswettbewerb
  • Regionalsieger

In meiner Jugend-forscht-Arbeit habe ich mich mit Metal-Organic-Frameworks (MOFs), einer porösen Stoffgruppe, bestehend aus organischen und anorganischen Bestandteilen, beschäftigt. Diese haben die Eigenschaft, dass sie auf Grund ihres modularen Aufbaus leicht funktionalisierbar sind. Ich untersuchte in dieser Arbeit die magnetische Funktionalisierung dieser Stoffe, die dann wiederum vielfältig eingesetzt werden können. Weiterhin wurden bereits von anderen Forschern Untersuchungen zur Verwendung als Drug-Delivery-Systeme durchgeführt. So ist es möglich, MOFs mit Medikamenten zu beladen. Wichtig für ein solches System ist natürlich auch die Freisetzung im menschlichen Körper. Ich versuchte also, eine Kontrolle der Freisetzung eines Medikamentes aus einem MOF durch die magnetische Funktionalisierung zu erreichen. Dazu führte ich folgende Experimente am Institut der anorganischen Chemie der TU Dresden durch:

- Magnetische Funktionalisierung verschiedener MOFs
- Beladung von MOFs mit Medikamenten
- Überprüfen des Effekts des magnetischen Heizens
- Untersuchung zur Freisetzung der Medikamente aus den MOFs bei verschiedenen Temperaturen

Dabei war die magnetische Funktionalisierung eines MOFs in einem Fall erfolgreich, auch konnte ein Medikament in die Poren eines MOFs aufgenommen werden. Durch die magnetische Funktionalisierung konnte mithilfe eines magnetischen Wechselfeldes eine Erwärmung des MOFs nachgewiesen werden (magnetisches Heizen). Es ist also möglich, die Temperatur des magnetisch funktionalisierten MOFs durch ein Wechselfeld zu steigern. Weiterhin zeigte sich, dass eine Freisetzung des Medikaments erfolgreich war. Bei einer höheren Temperatur konnte auch festgestellt werden, dass die Medikamentenfreisetzung deutlich schneller vonstattengeht. In Zusammenhang mit der magnetischen Funktionalisierung konnte also gezeigt werden, dass eine Kontrolle der Freisetzung eines Medikaments aus einem magnetisch funktionalisierten MOF durch magnetisches Heizen in gewissem Maße kontrolliert bzw. geregelt werden kann.

Magnetische Funktionalisierung von Metal-Organic-Frameworks & Verwendung als DrugDeliverySystem