Dass Chemie so kompliziert ist, hat viele Gründe. Einer der wichtigsten ist ein als Isomerie bezeichnetes Phänomen: Dabei haben Moleküle zwar den gleichen Aufbau, aber unterschiedliche dreidimensionale Formen. Und nun könnte eine lang vernachlässigte Version der Isomerie ganz neue Wege in der Medizin und Technik aufzeigen. Dabei geht es um Moleküle, die wie eine Socke umgestülpt werden können und dadurch neue Eigenschaften erhalten. In einer jetzt erschienenen Veröffentlichung in der Fachzeitschrift »Journal of the American Chemical Society« macht ein Team um den US-Chemiker John A. Gladysz auf das Potenzial solcher Stoffe aufmerksam. Demnach könnte diese Umwandlung zum Beispiel neue Designprinzipien für makrozyklische Peptide eröffnen, die derzeit zu den wichtigsten Kandidaten für neue Medikamente gehören.

Das bekannteste Beispiel für Isomere sind Moleküle, die sich wie Bild und Spiegelbild verhalten. Doch gleich aufgebaute Moleküle können sich noch auf viele weitere Weisen unterscheiden. So bildet DNA drei verschiedene Arten der Doppelhelix, die man als A-, B- und Z-Helix bezeichnet. Die von Gladysz beschriebenen unterschiedlichen Formen des gleichen Stoffs entstehen, wenn sich über einem großen ringförmigen Molekül zusätzlich ein »Henkel« von einer Seite zur anderen spannt. Fädelt man jetzt den Henkel durch den Ring, sodass er anschließend auf der anderen Seite des Moleküls liegt, drehen sich seine Bindungsstellen am Ring. Dadurch verändert sich die dreidimensionale Struktur des Moleküls und damit vermutlich auch, wie es mit anderen Stoffen wechselwirkt.

Das Team um Gladysz hofft etwa, dass man auf diese Weise Peptide bauen kann, die stabil genug sind, um den Verdauungstrakt zu passieren, und die dann im Körper zur aktiven Medikamentenform umklappen. Das könnte das große Problem dieser Wirkstoffe lösen, dass man sie heute noch direkt in die Blutbahn geben muss, weil der Magen sie schlicht verdaut. Als anderes, ganz praktisches Beispiel konstruierten die Fachleute eine Substanz, die ausschließlich Platin bindet und das Metall beim Umstülpen wieder freisetzt. Mit dieser ließ sich Platin aus einer Mischung verschiedener Metalle herausfischen und separat anreichern.

Anders als bei anderen Molekülen, die Metalle selektiv binden, ist bei diesem Konzept kein eigener Schritt nötig, um die beiden voneinander zu trennen. Bisher sind allerdings noch einige sehr grundlegende Fragen offen. So ist noch unklar, wie man den Formwechsel messen und kontrollieren kann, und welche der beiden Formen bei bereits existierenden Stülp-Molekülen welchen Effekt hat. Nicht zuletzt müssen Fachleute sich aber überhaupt erst darüber Gedanken machen, wie man die verschiedenen entstehenden Molekülversionen – und zukünftige, noch komplexere Stülpomere – einheitlich und eindeutig benennt.