Rechtshändige von Linkshändigen trennen

Foto: Rechts- (rot) und linkshändige (blau) Wirbel

Es ist wie die rechte und die linke Hand: Moleküle sind chiral, wenn sie genau spiegelverkehrt zueinander sind, deren Spiegelbilder sich also nicht durch Drehen mit dem jeweiligen Original zur Deckung bringen lassen. Nahezu alle Moleküle, die in der Biologie von Bedeutung sind wie die DNA, weisen diese "Händigkeit" oder Chiralität auf. Dies kann enorme Unterschiede in den biologischen Eigenschaften und der Funktionalität verursachen. So kann der Mensch zum Beispiel nur eine chirale Form von Zuckern oder Aminosäuren verdauen oder der eine chirale Partner kann förderlich sein, der andere hingegen giftig.

Die Natur ist in der Lage, mit Enzymreaktionen eine ganz bestimmte chirale Substanz in Reinform zu synthetisieren. Mit chemischen in vitro-Reaktionen gelingt dies nicht: Es ergeben sich Mischungen, die oft zur Hälfte aus "linkshändigen" und "rechtshändigen" Molekülen bestehen. Die Trennung der Enantinomere erfordert dann einen komplizierten zweiten chemischen Schritt.

Am Lehrstuhl für Theoretische Physik I der Universität Augsburg haben nun Wissenschaftler die Idee für ein völlig neuartiges "Sortier-Szenario" entwickelt. Es basiert auf winzigen Unterschieden zwischen den Kräften, die chirale Partner in einem mikrofluiden Flussmuster erfahren.

Die Schlüsselidee ist, dass bei einem mikrofluiden Fluss ein linkshändiger Partner sich in einem rechtshändigen Wirbel anders bewegt als in einem linkshändigen Wirbel. Noch effizienter wird die Trennung, wenn eine flächendeckende und unregelmäßige thermische Zitterbewegung erfolgt. Denn diese Zitterbewegung führt dazu, dass sich jede chirale Spezies vorzugsweise in ihrer eigenen stabilsten Zone anhäuft. Bei geeigneten Flussmustern sind diese speziellen Zonen örtlich sauber getrennt, so dass die verschiedenen chiralen Objekte herausgefiltert werden können.

COMPAMED.de; Quelle: Universität Augsburg