Der Begriff Drug (Arzneistoff, Wirkstoff) bezeichnet chemische oder biologische Substanzen, die gezielt mit biologischen Strukturen interagieren, um eine therapeutische Wirkung zu erzielen. In der werkstofforientierten Forschung stehen dabei insbesondere Struktur‑Eigenschafts‑Beziehungen, Stabilität, Transport und Freisetzung im Vordergrund.

Wirkstoffe wie Vancomycin, Amphotericin B oder antibakterielle Medikamente werden häufig in oder auf Trägermaterialien eingebracht (z. B. Polymermatrices, Hydrogele, anorganische Nanopartikel), um kontrollierte Freisetzungsprofile, verbesserte Bioverfügbarkeit und lokalisierte Therapie zu erreichen. Hier ist die Wechselwirkung zwischen Wirkstoff, Matrix und biologischer Umgebung (pH, Ionenstärke, Enzyme) entscheidend.

Metallbasierte Arzneistoffe wie Platin‑Drogen und Ruthenium‑Wirkstoffe sind paradigmatische Beispiele für die Kopplung von Koordinationschemie und Funktion: Ligandenfeld, Oxidationszustand und Geometrie bestimmen Reaktivität, Stabilität und Zellaufnahme. Ähnliche Überlegungen gelten für nanostrukturierte Antikrebsarzneimittel‑Träger, etwa Doxorubicin‑ oder Vitamin‑B12‑Konjugate, bei denen kovalente oder supramolekulare Bindungskonzepte sowie Diffusions‑ und Degradationskinetik strukturbestimmend sind.

Ein wachsendes Feld sind stimuliresponsive Drugs, etwa photoresponsive Ciprofloxacin‑Derivate. Hier werden molekulare Schalter (z. B. Azobenzene) integriert, die unter Licht, Temperatur oder pH‑Änderung ihre Konformation und damit Löslichkeit, Bindung oder Aktivität ändern. Die Entwicklung solcher Systeme erfordert eine enge Verzahnung von Moleküldesign, Festkörpercharakterisierung und physikochemischer Modellierung.