Die Hydrathülle: Wesen und Bedeutung in
der Chemie und Biologie

 

Wasser ist ein Dipol, das Wasser-Molekül hat ein positiv und ein negativ geladenes Ende. Gegensätze ziehen sich an, und so vernetzt das Wasser zu mehr oder weniger großen Strukturen, Cluster genannt. Diese Cluster bewirken eine große Anzahl von Eigenheiten des Wassers, den sogenannten Anomalien des Wassers. So ziehen sich z.B. alle bekannten Substanzen mit sinkenden Temperaturen immer mehr zusammen, sie schrumpfen. Nur Wasser nicht, das dehnt sich bei Temperaturen unter 4°C immer mehr aus. Dies nutzten schon die alten Römer, um Steine gezielt zu sprengen.

Kommt eine Substanz ins Wasser, erfolgen auf Grund der elektrischen Ladungen Wechselwirkungen zwischen Wasser und der Substanz, so dass diese eine Hydrathülle umhüllt. Sie wird in Wasser eingepackt. Je nach Stärke der Ladungsunterschiede kann diese Hülle aus einer, zwei oder mehreren „Schichten“ von Wassermolekülen bestehen. Die Substratmoleküle sind hydratisiert, oder allgemein gesprochen solvatisiert.

Noch Mitte des vorigen Jahrhunderts glaubte man zu wissen, dass diese Hülle keinen besonderen Zweck oder gar eine Funktion hat. Allerdings war in der Biologie schon länger bekannt, dass Nährstoffe und Abfallstoffe hydratisiert sein müssen, damit sie die Zellwand durchdringen können. Ein trockenes Stück Zucker kommt nicht in die Zelle und ein Harnstoffmolekül ohne Wassermantel nicht aus der Zelle heraus. Eine aktive Funktion jedoch, wurde der Hydrathülle nicht zugetraut.

In den letzten Jahren hingegen hat sich in der Chemie und vor allem in der Biologie gezeigt, dass Substanzen oftmals nicht direkt miteinander reagieren, sondern über ihre Hydrathülle, quasi als ein Werkzeug oder als Verstärker.
So gibt es unerklärliche Phänomene, wenn man zum Beispiel Metallionen von ihrer Hydrathülle befreit und sie „nackt“ miteinander reagieren lässt. Dies nutzt man zur gezielten Beschichtung (Lackierung) von Oberflächen aus.

Die aktive Rolle der Hydrathüllen ist vor allem in der Biologie gegeben. Enzyme, Botenstoffe, Hormone reagieren nicht direkt mit ihren Wirkorten, sondern durch Vermittlung der Hydrathülle.

So konnte z.B. gezeigt werden, dass in den Protonenpumpen der Zellmembranen die Weiterleitung der positiven Ladung nicht im Enzym selbst, sondern in dessen Wassermantel stattfindet. Der Wassermantel sorgt auch dafür, dass dieser Transport nur in eine Richtung erfolgt, die Forscher sprechen von einer biologischen Diode.

Die Hydrathülle um ein einzelnes Ion direkt zu messen ist bisher nicht möglich, da jede Messmethode, die Hülle angreift und zerstört, die berühmte Schrödinger‘s Katze. Man kann aber durch indirekte Messverfahren klare Beweise für ihre Existenz bekommen. Messungen mit physikalischen Standardmethoden wie „Fourier-Transformierte-Infrarot-Spectrometrie“, „Summenfrequenz-Schwingungs-Spectroskopie“ oder der Einfluss hochenergetischer Röntgenstrahlung haben bei der Entwicklung von ADD.ONE ergeben, dass genau diese Strukturen verändert werden und die Hydrathüllen ihre Funktion verändern.

Letztendlich kann der Einfluss der Hydrathülle auf die Wirksamkeit einer Substanz – im Falle eines Desinfektionsmittels – nur im biologischen Messverfahren durch Messung der Wirkung auf Mikroorganismen erfasst werden.

Im Produktionsprozess von ADD.ONE erfolgt genau diese Veränderung der Hydrathülle, der Solvatisierung des Wirkstoffs aktives Chlor. Dadurch wirkt dieser Wirkstoff nachweislich schneller und stärker als in seiner ursprünglichen Form. Weitere Vorteile – auch gegenüber bisherigen chlorhaltigen Desinfektionsmitteln – ist die erzielte pH-Neutralität, das breite Wirkungsspektrum und die geringe Toxizität.