az 1890-es évek elején Paul Ehrlich elkezdett dolgozni Emil Behring-rel, a marburgi egyetem orvosprofesszorával. Behring antibakteriális szereket vizsgált, és diftéria antitoxint talált. (Ezért a felfedezésért Bering volt az első, aki 1901-ben megkapta a fiziológiai vagy orvostudományi Nobel-díjat. Erre az évre ehrlichet is jelölték.) Behring munkájából Ehrlich megértette, hogy a vérben termelt antitestek megtámadhatják a behatoló kórokozókat anélkül, hogy káros hatással lennének a szervezetre. Feltételezte, hogy ezek az antitestek fegyverből kilőtt golyóként működnek, hogy specifikus mikrobákat célozzanak meg. De további kutatások után rájött, hogy az antitestek néha nem képesek megölni a mikrobákat. Ez arra késztette, hogy feladja a magic bullet első ötletét.
Arzénfestékkel kapcsolatos kutatások
Ehrlich 1899–ben csatlakozott a németországi Frankfurt am Mainban működő kísérleti terápiás Intézethez (Institut f enterprr experimentelle Therapie), 1906-ban a Georg-Speyer Haus Kutatóintézet igazgatója lett. Itt kutatása az arzén színezékek tesztelésére összpontosított a mikrobák elpusztítására. Az arzén hírhedt méreg volt, kísérletét kritizálták. Ő nyilvánosan Lámpás, mint egy képzeletbeli “Dr Phantasus”. De Ehrlich indoklása az volt, hogy az oldalláncnak nevezett kémiai szerkezet antitesteket képez, amelyek kötődnek a toxinokhoz (például kórokozókhoz és termékeikhez); hasonlóképpen, a kémiai színezékek, például az arzénvegyületek is előállíthatnak ilyen oldalláncokat ugyanazon mikrobák elpusztítására. Ez arra késztette, hogy javasoljon egy új koncepciót, az úgynevezett “oldallánc-elméletet”. (Később 1900-ban felülvizsgálta koncepcióját, mint “receptorelmélet”.) Új elmélete alapján azt feltételezte, hogy a mikrobák megölése érdekében “wir m ons chemisch zielen lernen” (“meg kell tanulnunk, hogyan kell kémiailag célozni”). Intézete kényelmes volt, mivel egy festékgyár mellett volt. Számos vegyületet kezdett tesztelni különböző mikrobák ellen. Kutatásai során alkotta meg a “kemoterápia” és a “varázsgolyó”kifejezéseket. Bár korábbi írásaiban a német zauberkugel szót használta, először 1908-ban egy londoni Harben-előadáson mutatta be az angol “magic bullet” kifejezést. 1901-re Kiyoshi Shiga japán mikrobiológus segítségével Ehrlich több száz színezékkel kísérletezett trypanoszómával fertőzött egereken, egy protozoon parazitával, amely alvási betegséget okoz. 1904-ben sikeresen elkészítettek egy vörös arzénfestéket, amelyet Tripánvörösnek hívtak az alvási betegség kezelésére.