Ein Chemielabor voller heikler Pulver und Flüssigkeiten ist oft der Startpunkt bei der Suche nach neuen Medikamenten. Denn um neue Wirkstoff-Moleküle zu entdecken, braucht es komplexe Reaktionsketten mit teilweise höchst problematischen Substanzen. Eine Alternative dazu ist die Elektrochemie. Sie nutzt Elektronen, um chemische Reaktionen auszulösen und so gezielt neue Moleküle herzustellen, die später in Medikamenten stecken könnten.
Das klingt einfach, ist aber sehr herausfordernd, wie Gabriele Laudadio erklärt: „Es ist wie ein hochkomplexes Puzzle. Wir müssen eine Vielzahl von Parametern optimieren.“ Was sind die richtigen Elektroden, welche Stromstärke benötigt man? Dieses Rätsel will der Forscher am Institut für Chemie der Universität Graz lösen. „Dafür müssen wir im Try-and-Error-Prinzip hunderte Versuche durchführen, bis wir Erfolg haben.“
KI-Optimierung
Um diesen Prozess zu verbessern, schlägt er zusammen mit Wissenschaftler:innen des Research Center for Pharmaceutical Engineering (RCPE) und der Merck KGaA nun einen neuen Weg ein: Chemie wird mit künstlicher Intelligenz verknüpft. Mit der sogenannten Bayessche Optimierung wird die Versuchsreihe so weit optimiert, dass man nur noch 20 bis 30 Anläufe benötigt. Doch nicht nur die Zeit im Labor wird reduziert. „Wir bekommen auch Gewissheit, dass wir die optimalen Konditionen für unseren Versuch gefunden haben“, erklärt Laudadio.
„Wir konnten beweisen, dass dieser Ansatz funktioniert und tatsächlich Moleküle auf diesem Weg herstellen.“ Bis auf diesem Weg Medikamente entstehen, sind noch zahlreiche weitere Schritte und Testreihen nötig. Aber: „Diese Methode stellt einen riesigen Fortschritt für die Entwicklung neuer Wirkstoffe dar“, ist der Forscher überzeugt.
Dieses Verfahren ist nicht nur schneller, sondern auch viel umweltfreundlicher und sicherer als das bisherige Vorgehen. Es gibt keine gefährlichen Abfälle und der Energieverbrauch sinkt. „Schon bald werden wir Medikamente in ersten klinischen Tests haben, die mithilfe von KI-Systemen entwickelt werden. Wir erleben gerade den Anfang einer wissenschaftlichen Revolution“, ist Laudadio überzeugt.
Interesse geweckt: Einen Einblick in die Welt der Moleküle bekommt man in den Bachelorstudien Chemie, Pharmazeutische Wissenschaften oder Molekularbiologie.
Zum Paper:
Electrochemical self-optimization for the synthesis of densely functionalized molecules; Eduardo Rial-Rodríguez, Florian L. Wagner, Thomas Fuchß, Alena Sommer, Johannes Krieger, Hans-Michael Eggenweiler, C. Oliver Kappe, Gabriele Laudadio. https://doi.org/10.1016/j.chempr.2026.102952