Multivalenz als chemisches Organisations- und Wirkprinzip

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Abstract

Multivalente Wechselwirkungen können universell zur gezielten Bindungsverstärkung zwischen verschiedenen Grenzflächen oder Molekülen genutzt werden. Die Bindungspartner bilden dabei kooperativ multiple Rezeptor-Ligand-Wechselwirkungen, die auf einzelnen schwachen, nichtkovalenten Bindungen basieren und daher prinzipiell reversibel sind. Daher spielen multi- und polyvalente Wechselwirkungen in biologischen Systemen eine entscheidende Rolle für Erkennungs-, Adhäsions- und Signalprozesse. Die wissenschaftliche und praktische Etablierung dieses Prinzips wird anhand der Entwicklung von natürlichen Systemen über einfache artifizielle und theoretische Modelle hin zu anwendungsorientierten funktionalen Systemen demonstriert. Anhand eines systematischen Überblicks über Gerüstarchitekturen werden die zugrunde liegenden Wirk- und Steuerungsmöglichkeiten aufgezeigt und Designvorschläge für möglichst effektive multivalente Bindungspartner bis hin zu polyvalenten Therapeutika aufgezeigt.

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