Our target is the engineering of a light-gate molecular switch for the artificial ion channel, which will enable artificial ion channels to operate successfully in microfluidic systems, biomimetic sensors and various technical devices. A stable but reversible switch mechanism design is crucial, because the artificial ion channels known to date are lacking any control mechanism. Our artificial molecular switch is divided in two parts: the body part (calixarene) and a gate part based on light-responsive azo groups. The key to the controlling mechanism is the conformational change between cis and trans isomers, which is translated into movement of the gate. The gate is very robust and can either block or let the ions pass the molecular switch. Patch clamp investigations indicate successful integrations of gated artificial ion channels into lipid membranes. / Unser Ziel ist die Entwicklung eines lichtinduzierten Molekularschalters für künstliche Ionenkanäle, der als Nanobauteil für die Entwicklung von Sensoren in mikrofluiden Systemen, in biomimetischen Sensoren und in verschiedenen technischen Baugruppen eingesetzt werden soll. Für ein stabiles und zugleich reversibles System ist der Schaltmechanismus entscheidend, da die künstlichen Ionenkanäle bisher – soweit bekannt – keinen Regelmechanismus besitzen. Unser künstlicher molekularer Schalter setzt sich aus einem Rumpfteil (Calix[4]resorcinaren) und einer Schalteinheit, basierend auf lichtempfindlichen Azogruppen, zusammen. Die Schalteinheit ist sehr widerstandsfähig, kann den Ionenfluss blockieren oder die Ionen durch den Ionenkanal passieren lassen. Durch Bestrahlung wird die Kanalaktivität unterdrückt und reversibel wiederbelebt. Mittels Patch-Clamp-Untersuchungen wird das Schalten der synthetischen Ionenkanäle überprüft.

Our target is the engineering of a light-gate molecular switch for the artificial ion channel, which will enable artificial ion channels to operate successfully in microfluidic systems, biomimetic sensors and various technical devices. A stable but reversible switch mechanism design is crucial, because the artificial ion channels known to date are lacking any control mechanism. Our artificial molecular switch is divided in two parts: the body part (calixarene) and a gate part based on light-responsive azo groups. The key to the controlling mechanism is the conformational change between cis and trans isomers, which is translated into movement of the gate. The gate is very robust and can either block or let the ions pass the molecular switch. Patch clamp investigations indicate successful integrations of gated artificial ion channels into lipid membranes. / Unser Ziel ist die Entwicklung eines lichtinduzierten Molekularschalters für künstliche Ionenkanäle, der als Nanobauteil für die Entwicklung von Sensoren in mikrofluiden Systemen, in biomimetischen Sensoren und in verschiedenen technischen Baugruppen eingesetzt werden soll. Für ein stabiles und zugleich reversibles System ist der Schaltmechanismus entscheidend, da die künstlichen Ionenkanäle bisher – soweit bekannt – keinen Regelmechanismus besitzen. Unser künstlicher molekularer Schalter setzt sich aus einem Rumpfteil (Calix[4]resorcinaren) und einer Schalteinheit, basierend auf lichtempfindlichen Azogruppen, zusammen. Die Schalteinheit ist sehr widerstandsfähig, kann den Ionenfluss blockieren oder die Ionen durch den Ionenkanal passieren lassen. Durch Bestrahlung wird die Kanalaktivität unterdrückt und reversibel wiederbelebt. Mittels Patch-Clamp-Untersuchungen wird das Schalten der synthetischen Ionenkanäle überprüft.