Dissertationsschrift - Ralf Liedke 1999

2 Analytische und präparative Arbeitsweisen 36
In eigenen Vorversuchen konnten Radikale beim Abbau von Amadori-Verbindungen in wäßrigen
Systemen nicht direkt mittels der ESR-Spektroskopie nachgewiesen werden. Selbst
nach direkter Bestrahlung von Amadori-Verbindungen mit Röntgenstrahlung konnten in den
wäßrigen Lösungen keine Radikale detektiert werden, obwohl eine solche Bestrahlung die
unterschiedlichsten radikalischen Strukturen induzieren sollte. Offensichtlich reicht die
Lebensdauer der Radikale beim Abbau der Amadori-Verbindung nicht für den direkten
Nachweis mittels ESR-Spektroskopie aus.
Ein weiteres Problem ergibt sich aus der Verwendung wäßriger Lösungen als Untersuchungsmaterial.
Die Wassermoleküle neigen selbst dazu, die eingestrahlten Mikrowellen zu
absorbieren - ein Umstand, der im alltäglichen Haushalt zur Anwendung kommt. Dadurch
verringert sich bei der Messung die Intensität der angelegten Strahlung, was zu einer Verringerung
der Nachweisgrenze führt.
Für den Nachweis von Radikalen in vitro und selbst in vivo benutzt man deshalb in letzter
Zeit vermehrt das Spin Labeling bzw. das Spin Trapping [64].
Beim Spin Trapping wird das Radikal mit geeigneten Reagenzien (sogenannte Spin Traps)
abgefangen. Dadurch wird das ungepaarte Elektron auf das Spin Trap übertragen und es
entsteht ein Radikal mit erheblich längerer Lebensdauer.
Zum Einsatz kommen hierbei die verschiedensten Spin Traps bzw. Spin Labels. Allen
gemein ist jedoch das Vorhandensein einer Stickoxid-Gruppe, dessen Stickstoffatom in
einem Heterocyclus stabilisiert ist. Die einzelnen Spin Traps unterscheiden sich in ihrer
Affinität zu den verschiedenen Radikalen. So wird zum Abfangen von Alkylradikalen (R•)
häufig das 2,2,6,6-Tetramethylpiperidin-N-oxyl (TEMPO) bzw. die entsprechende 4-Hydroxy-
Verbindung (TEMPOL) eingesetzt [65][66].
Ein weiteres, häufig eingesetztes Spin Trap ist das 5,5-Dimethyl-1-pyrrolin-N-oxid (DMPO).
Es besitzt eine besondere Affinität zu radikalischen Strukturen, die an Sauerstoffatomen
lokalisiert sind [67]. So lassen sich mit dem DMPO sowohl Hydroxylradikale (HO•) als auch
Superoxyl- und Hydroperoxylradikale (O2 - • / HOO•) abfangen. Auch Alkoxy- und Peroxy-
Radikale (RO• / ROO•) konnten bereits mit DMPO nachgewiesen werden [68].
H3C
H3C
N
O
OH
H3C
H3C
Abbildung 27: Bildung des Addukts aus DMPO und Hydroxylradikalen
+
Der Mechanismus der Abfangreaktion soll anhand der Adduktbildung des DMPOs mit einem
Hydroxylradikal erläutert werden (Abbildung 27). Das Hydroxylradikal wird an die Doppelbindung
addiert, wodurch das ungepaarte Elektron an das DMPO-Molekül übergeben wird. Es
N
O
α
H
β
OH