Unsere Welt ist eine Welt der Kohlenstoffchemie - des Elements mit der Ordnungszahl 8. Silizium - die Nummer 14 - gilt als der große Bruder des Kohlenstoffs: Es ist mehr als doppelt so groß und trägt eine wesentlich größere Elektronenhülle. Und hier liegt der Grund für ihre chemische Verwandtschaft, denn beide Elemente besitzen vier einzelne Elektronen, mit denen sie recht stabile Verbindungen eingehen können. So kann in einem Molekül - zumindest theoretisch - ein zentrales Kohlenstoffatom gegen ein Siliziumatom ausgetauscht werden. Daher interessiert sich Graham Showell von dem britischen Pharmaunternehmen "Paradigm Therapeutics" so sehr für das Element 14:
"Weil das Siliziumatom größer ist, steigt auch der Abstand zu benachbarten Atomen. Ein derart aufgeweitetes Molekül kann unter Umständen im Körper langsamer abgebaut werden und damit auch länger wirken. Und auch seine Aktivität kann sich dadurch ändern."
Viele Wirkstoffe koppeln nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip an Rezeptoren beispielsweise von Zellen an, die darauf mit einer Aktion antworten und etwa einen Tunnel öffnen. Wird der Schlüssel in sein Schloss geführt, gehen beide oft eine Verbindung über so genannte Wasserstoffbrücken ein. Hier verspricht gerade Silizium eine besonders stabile Haftung im Schloss - und damit auch eine längere Wirkung des Rezeptors:
"Ist Silizium direkt mit elektronegativem Sauerstoff oder Stickstoff verknüpft, entsteht eine asymmetrische Verbindung zwischen den beiden Partnern. Dadurch können sich stärkere Wasserstoffbrücken bilden. An bestimmten Rezeptoren oder Enzymen im Körper können diese Silizium-Verbindungen effizienter wirken, falls dieser Mechanismus dabei eine Rolle spielt."
Der andere Vorteil der Ähnlichkeit zu Kohlenstoff liegt auf der Hand: Denn weil sie nahezu gleich mit fremden Partneratomen agieren, können neue, experimentelle Verbindungen schnell geschaffen werden - indem einfach der Kohlenstoff durch Silizium ausgetauscht wird. Das spart kostbare Entwicklungszeit.
"Auf diese Weise kann man einfach den Fußstapfen folgen, die die Erforschung der Kohlenstoffchemie hinterlassen hat. Man muss keine wirklich neue Chemie erfinden."
Der große Bruder ist überdies "stärker" als der Kohlenstoff: Silizium kann nämlich auch mehr als vier Partneratome andocken. Dazu borgt es sich quasi Elektronen aus weiter innen liegenden Schalen. Auf diesem Prinzip fußt ein neues Krebsmedikament, das bereits in der klinischen Erprobung steht. Andere Silizium-Arzneien seien bereits am Markt, so Showell:
"Ein steroidartiger Wirkstoff gegen Muskelschwund ist in Osteuropa bereits erhältlich. Noch besteht kein großer Markt für diese Stoffe. Acht weitere Kandidaten gibt es, die meisten davon stehen gerade in der klinischen Erprobung."
[Quelle: Arndt Reuning]
"Weil das Siliziumatom größer ist, steigt auch der Abstand zu benachbarten Atomen. Ein derart aufgeweitetes Molekül kann unter Umständen im Körper langsamer abgebaut werden und damit auch länger wirken. Und auch seine Aktivität kann sich dadurch ändern."
Viele Wirkstoffe koppeln nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip an Rezeptoren beispielsweise von Zellen an, die darauf mit einer Aktion antworten und etwa einen Tunnel öffnen. Wird der Schlüssel in sein Schloss geführt, gehen beide oft eine Verbindung über so genannte Wasserstoffbrücken ein. Hier verspricht gerade Silizium eine besonders stabile Haftung im Schloss - und damit auch eine längere Wirkung des Rezeptors:
"Ist Silizium direkt mit elektronegativem Sauerstoff oder Stickstoff verknüpft, entsteht eine asymmetrische Verbindung zwischen den beiden Partnern. Dadurch können sich stärkere Wasserstoffbrücken bilden. An bestimmten Rezeptoren oder Enzymen im Körper können diese Silizium-Verbindungen effizienter wirken, falls dieser Mechanismus dabei eine Rolle spielt."
Der andere Vorteil der Ähnlichkeit zu Kohlenstoff liegt auf der Hand: Denn weil sie nahezu gleich mit fremden Partneratomen agieren, können neue, experimentelle Verbindungen schnell geschaffen werden - indem einfach der Kohlenstoff durch Silizium ausgetauscht wird. Das spart kostbare Entwicklungszeit.
"Auf diese Weise kann man einfach den Fußstapfen folgen, die die Erforschung der Kohlenstoffchemie hinterlassen hat. Man muss keine wirklich neue Chemie erfinden."
Der große Bruder ist überdies "stärker" als der Kohlenstoff: Silizium kann nämlich auch mehr als vier Partneratome andocken. Dazu borgt es sich quasi Elektronen aus weiter innen liegenden Schalen. Auf diesem Prinzip fußt ein neues Krebsmedikament, das bereits in der klinischen Erprobung steht. Andere Silizium-Arzneien seien bereits am Markt, so Showell:
"Ein steroidartiger Wirkstoff gegen Muskelschwund ist in Osteuropa bereits erhältlich. Noch besteht kein großer Markt für diese Stoffe. Acht weitere Kandidaten gibt es, die meisten davon stehen gerade in der klinischen Erprobung."
[Quelle: Arndt Reuning]