Zucker gelten als attraktive Bausteine für funktionale Materialien, da sie eine hohe Wasseraffinität und vielfältige biologische Eigenschaften besitzen. Werden Zuckereinheiten in synthetische Polymere eingebaut, entstehen Materialien, die die gute Verarbeitbarkeit von Polymeren mit den Eigenschaften von Kohlenhydraten verbinden – etwa hohe Wasserlöslichkeit und Biokompatibilität. Solche Glykopolymere sind interessant für biomedizinische Anwendungen, Biomaterialien und Wirkstofftransportsysteme.
Die gezielte Herstellung bleibt jedoch eine synthetische Herausforderung: Zucker tragen zahlreiche Hydroxylgruppen ($-OH$) mit nahezu identischer Reaktivität. Dadurch lässt sich eine polymerisierbare Gruppe nur schwer an einer einzigen, definierten Position anbringen – in der Regel sind mehrstufige Syntheserouten mit aufwendigen Schutzgruppenstrategien nötig, was die Ausbeute senkt und die Skalierbarkeit erschwert.
Das vorgestellte Konzept nutzt daher ein Trehalose-Analogon als Plattform für den Aufbau wasserlöslicher Glykopolymere. Trehalose ($C_{12}H_{22}O_{11}$) ist ein nicht-reduzierendes Disaccharid aus zwei über eine $\alpha$,$\alpha$-1,1-glycosidische Bindung verknüpften Glucose-Einheiten. Da dem Molekül die reduzierende Endgruppe fehlt, ist es chemisch besonders stabil und strukturell einheitlich – Eigenschaften, die eine definierte funktionale Adressierung erleichtern. Zudem ist Trehalose als Bioprotektant bekannt: Es stabilisiert Proteine und Zellstrukturen bei Austrocknung oder Frost. Auf dieser Basis sollen Glykopolymere zugänglich werden, die ohne komplizierte Schutzgruppen-Chemie herstellbar sind und sich flexibel als Designplattform für neue funktionale Materialien nutzen lassen.
Hintergrund: Glykopolymere ahmen die Zuckerketten natürlicher Glykoproteine auf Zelloberflächen (dem Glykocalyx) nach und werden daher erforscht, um Protein-Kohlenhydrat-Wechselwirkungen zu studieren oder Viren das Andocken an Zellen zu blockieren.
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