Eine Tasse Kaffee am Morgen vertreibt Kummer und Sorgen und gibt Schwung für den angebrochenen Tag – Koffein ist für viele Menschen die beste Medizin. Deshalb haben Forscher am Massachusetts Institute of Technology (MIT) und des Krankenhauses Brigham and Women's das Stimulans jetzt als Katalysator genutzt, um gummiartige, biokompatible Gele herzustellen, die für die Verabreichung von Medikamenten und andere medizinische Anwendungen verwendet werden können.
Koffein schont empfindliche Substanzen
Im Gegensatz zu anderen synthetischen Ansätzen schädigt Koffein als Katalysator nicht die empfindlichen Substanzen wie biologische Arzneimittel. Die Forscher haben gezeigt, dass sie die Gele mit zwei Malariamedikamenten beladen können. Sie erwarten, dass das Material auch für andere Arten von Medikamenten verwendet werden kann und diese damit kaubar und einfacher leichter zu schlucken macht. Eine gute Nachricht, besonders für Patienten wie Kinder, die häufig Schwierigkeiten haben, Kapseln und Tabletten zu schlucken.
Die Herstellung der Polymergelen erfordert in der Regel Metallkatalysatoren. Diese können jedoch gefährlich sein, wenn einer der Katalysatoren nach der Gelbildung im Material verbleibt. Gele, die mit Hilfe von Katalysatoren und Ausgangsmaterialien hergestellt werden, die auf Lebensmitteln und anderen Materialien basieren, sind dagegen sicher einzunehmen.
Protonen schonend aus Molekülen entfernen
Obwohl Koffein bisher nicht für die chemische Synthese verwendet wurde, zog es die Aufmerksamkeit der Forscher auf sich, da es aus Pflanzen gewonnen wird und als schwache Base fungieren kann: Protonen können damit schonend aus anderen Molekülen entfernt werden. Es hat außerdem eine ähnliche Struktur wie einige andere organische schwache Basen, die verwendet wurden, um die Art der chemischen Reaktion zu katalysieren, die für die Gelbildung notwendig ist: die Bildung von Esterbindungen, um einen Polyester zu erzeugen.
Polyester ermöglichen die bewusste Gestaltung von einnehmbaren Materialien aus biologisch gewonnenen Rohstoffen. Es gab jedoch keine Katalysatoren, die mild genug waren, um diese Moleküle zu binden, ohne unerwünschte Reaktionen hervorzurufen oder sehr hohe Temperaturen zu benötigen.
Die Forscher beschlossen, mit Hilfe von Koffein auszulösen, dass Zitronensäure zusammen mit Polyethylenglykol (PEG), einem biokompatiblen Polymer, das seit Jahrzehnten in Arzneimitteln und Konsumgütern wie Zahnpasta verwendet wird, ein Polymernetzwerk bildet. Wird Koffein mit Zitronensäure und PEG gemischt und leicht erhitzt, öffnet es einen sauerstoffhaltigen Ring im PEG, so dass es mit Zitronensäure zu Ketten reagiert, die aus abwechselnden Molekülen von PEG und Zitronensäure bestehen. Sind Wirkstoffmoleküle in der Mischung vorhanden, werden auch diese in die Ketten eingebaut.
Koffein in gesundem Maß
Die Gele enthalten eine geringe Menge an Koffein, etwa so viel wie in einer Tasse Tee. In ersten Sicherheitstests fanden die Forscher keine schädlichen Wirkungen in vier Arten von menschlichen Zellen oder bei Ratten.
