Duale Funktionalisierung von Fluorophoren für die Konstruktion zielgerichteter und selektiver Fluoreszenz-Sensoren

Abstract

Eine Schlüsselfrage in der gegenwärtigen biologischen Forschung ist, welche Rolle gewisse Chemikalien und chemische Reaktionen im Zusammenhang mit dem regulären zellulären Betrieb, als auch mit zellulären Störungen spielen. Von den gebräulichen Imaging-Verfahren bietet das Fluoreszenz-Imaging den Vorteil, dass es die Balance zwischen Sensitivität und Auflösung hält, und somit die kosteneffiziente und rapide Visualisierung biologischer Modell-Systeme ermöglicht. Insbesondere ist die Verwendung responsiver Fluoreszenz-Sensoren in Verbindung mit der technisch immerzu fortschreitenden Mikroskopie- und Durchflusszytometrie-Technik vorteilhaft: Sie ermöglicht die Visualisierung von spezifischen chemischen Spezies als auch von chemischen Reaktionen mit hoher raum-zeitlicher Auflösung in lebenden Zellen. Ein idealer responsiver Fluoreszenz-Sensor besteht aus einem Fluorophor der mit einer Fühler-Gruppe, die die Selektivität der Rückmeldung sicherstellt, und einer Zielausrichtungs-Gruppe, die die sub-zelluläre Lokalisierung des Sensors kontrolliert, ausgestattet ist. Bis dato sind Fluoreszenz-Sensoren, die zielgerichtet und selektiv sind, relativ rar und die meisten dieser Sensoren werden eher durch Zufall als durch rationales Design entdeckt. Eine zentrale Herausforderung in diesem Forschungsgebiet ist daher die Identifizierung geeigneter Fluorophor-Grundgerüste, die ohne Weiteres mit Fühler- und Zielausrichtungs-Gruppen versehen werden können. In diesem Review besprechen wir gegenwärtige Strategien zur dualen Funktionalisierung von Fluorophoren und heben Schlüsselbeispiele zielgerichteter, responsiver Sensoren hervor.