Im Rahmen dieses Projekts untersuchen wir das biosynthetische Potential und die sekretierten Biomoleküle von Termitomyces, dem Futterpilz der Pilz-züchtenden Termite Macrotermes natalensis, um (a) wichtige chemischen Mediatoren (z. B. Terpene) der symbiotischen Beziehung sowie deren biosynthetische Grundlagen zu identifizieren, und (b) die oxidativen Abbaumechanismen aufzuklären, welche Frassfeinde abwehren und Pflanzenmetaboliten detoxifizieren können. Dieses CRC-Projekt wird grundlegende molekulare Einblicke in den bemerkenswerten Erfolg von komplexen Symbiosen liefern und einzigartige Einblicke in die Stabilität von Monokulturen liefern.
Obwohl eine große Anzahl redox-aktiver Bausteine basierend auf kleinen Molekülen und Polymeren bekannt ist, wurde bisher wenig über deren relative molekulare Ausrichtung und Anordnung in Polymermaterialien untersucht. Jedoch haben nicht-kovalente Wechselwirkungen sowie der Einfluss von kristalliner Ordnung und hierarchische Strukturierung durch Mehrkomponentensysteme einen signifikanten Einfluss auf die Batterieleistung. In diesem gemeinsamen Projektvorschlag werden systematische Vergleichsstudien redox-aktiver Bausteine in linearen Polymeren gegenüber deren Einbau in kovalent-organischen Gerüsten (COFs) durchgeführt. Lineare Polymere haben den Vorteil, dass Sie durch ihre Flexibilität die geladenen Bausteine mit supramolekularen Wechselwirkungen (pi-Stapelung) durch interne Aggregation stabilisieren können. Dahingegen sind die analogen zweidimensionalen COFs bereits intrinsisch gestapelt, haben jedoch den Nachteil der mikrokristallinen Struktur mit nur limitierter Elektrolytendiffussion. Die Synthese neuer 2D-COFs (Arbeitsgruppe Dumele) und deren korrespondierende lineare Polymere (Arbeitsgruppe Esser), die jeweils direkt vergleichbare redox-aktiven Untereinheiten tragen, sollen innerhalb dieses SPP-Projekts realisiert werden. Dabei werden fundamentale Mechanismen der Ladungs- und Radikalstabilisierung mit spektroskopischen und elektrochemischen Methoden untersucht. Es werden vergleichbare Batteriezellen aus COFs und linearen Polymeren als aktives Elektrodenmaterial hergestellt (Arbeitsgruppe Esser) und eine ausführliche Struktur-Leistung-Beziehung ausgearbeitet. Basierend auf diesen Erkenntnissen werden versprechende Materialtypen weiter an den entsprechenden Parametern gezielt verbessert. Zum Beispiel können bei zu niedrigem Ladungstransport in den COFs zusätzliche leitfähige Polymere in deren Poren eingebettet werden, um die Limitationen dieses Materials zu überwinden. Weiterhin werden DFT-Rechnungen zur Unterstützung dieser Untersuchungen durchgeführt. Die Ergebnisse dieses Verbundprojektes über Polymerbatterien basierend auf flexiblen und kristallinen Grundgerüsten wird bei der fundamentalen Entwicklung von zukünftigen Energiespeichern eine entscheidende Rolle spielen.
Dieses Projekt zielt darauf ab, synthetisches und elektrochemisches Fachwissen zu kombinieren, um die Entwicklung neuer kleiner elektroaktiver organischer Moleküle und deren Einarbeitung in Polymere voranzutreiben. Die am häufigsten untersuchten organischen Radikalbatteriesysteme basieren auf TEMPO-haltigen Polymeren. Um jedoch ihre Leistung und insbesondere ihre Energiedichte zu verbessern, sind neuartige kleinere organische redoxaktive Moleküle dringend erforderlich. Hierbei konzentrieren wir uns auf die kleinsten bekannten redoxaktiven organischen Spezies, nämlich Derivate von Cyclopropeniumkationen und Quadratsäureamiden. Sie sollen als Bausteine für eine neue Klasse von redoxaktiven Polymeren dienen, die sich als Materialien zur elektrochemischen Energiespeicherung eignen. Diese redoxaktiven Polymermaterialien in Organischen Radikalbatterien müssen eine Reihe von Kriterien erfüllen: (i) stabile und reversible Redoxzustände, (ii) einfacher synthetischer Zugang, sowie (iii) große positive und/oder negative Redoxpotenziale, um hohe Vollzellenspannungen zu erhalten.
Mikrobengemeinschaften werden durch Antibiotika wie Thiopeptide (TP) und Umweltfaktoren wie Schwermetalle (SM) strukturiert. In diesem Projekt wird die Signalwirkung sublethaler TP-Dosen über den TP-aktivierten TipA-Rezeptor und seine Verschränkung mit SM-Stress und -Resistenzmechanismen auf molekularer, genomischer und zwischenartlicher Ebene erforscht. Ligandfunktion, Zielgene und SM-Abhängigkeit werden dazu in Modelorganismen und Mikrokosmen mit gezielten Mutanten, Werkzeugverbindungen, und SM-kontaminierter Bodenmedien geklärt
Dieses Projekt wird neue Metallophore mittels LC/MS-Methoden identifizieren und ihre vielfältigen Funktionen insbesondere in stickstofffixierenden Lebensgemeinschaften und mikrobiellen Redox-systemen untersuchen. Um natürliche Quellen von Molybdän, einem essentiellen Cofaktor für Nitrogenasen, auch in aquatischen Kulturen nachzuahmen, werden Bibliotheken synthetischer Chelatoren entwickelt. Deren Komplexe dienen als - Mo-Puffer - in Nährmedien indem sie die Verfügbarkeit von Molybdänspezies kontrollieren. Zur Modellierung des Redoxsystems mikrobieller Fe(II)-Oxidierer und Fe(III)-Reduzierer werden spezielle Liganden bzw. Metallkomplexe entwickelt.
In herkömmlichen Bioassays werden chemische Signalstoffe in Lösung zugesetzt. Dies entspricht aber keineswegs der natürlichen Situation, wo Metaboliten in unmittelbarer Umgebung der produzierenden Organismen in hohen lokalen Konzentrationen auftreten. Das Projekt zielt darauf ab, Signalstoff-beladene polymere Mikrokapseln herzustellen und in Kollaboration mit Partnern im SFB anzuwenden. Die Kapseln sollen mittels Änderung des pH-Wertes oder durch Bestrahlung gezielt so beeinflusst werden können, dass sie die gesteuerte Freisetzung der Signalstoffe-analog zu chemisch aktiven Mikroben-erlauben.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 6 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 6 |
| License | Count |
|---|---|
| offen | 6 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 6 |
| Englisch | 5 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Webseite | 6 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Lebewesen und Lebensräume | 2 |
| Mensch und Umwelt | 6 |
| Weitere | 6 |