抗生物質の研究編集
1890年代初頭、Paul EhrlichはMarburg大学の医学教授Emil Behringと仕事を始めました。 ベーリングは抗菌剤の調査を行い、ジフテリアの抗毒素を発見した。 （この発見のために、ベーリングは1901年にノーベル生理学-医学賞を受賞した最初の人物であった。 また、この年にはエールリッヒもノミネートされている。 Behringの研究から、Ehrlichは、血液中で産生された抗体が身体に有害な影響を与えることなく侵入する病原体を攻撃する可能性があることを理解しました。 彼は、これらの抗体は、特定の微生物を標的とするために銃から発射された弾丸として作用すると推測した。 しかし、さらなる研究の後、彼は抗体が時々微生物を殺すことができないことに気づいた。 これは彼が魔法の弾丸の彼の最初のアイデアを放棄するようになった。
ヒ素染色に関する研究
エールリッヒは1899年にドイツのフランクフルト–アム-マインの実験療法研究所（Institut für experimentelle Therapie）に入社し、1906年にゲオルク-シュパイアー-ハウス研究所の所長となった。 ここで彼の研究は、微生物を殺すためのヒ素染料の試験に焦点を当てた。 ヒ素は悪名高い毒であり、彼の試みは批判された。 彼は架空の”Dr Phantasus”として公にlampoonedされました。 しかし、Ehrlichの理論的根拠は、側鎖と呼ばれる化学構造が毒素（病原体やその生成物など）に結合する抗体を形成することであり、同様に、ヒ素化合物のような化学染料も同じ微生物を殺すためにそのような側鎖を生成する可能性があるということであった。 これにより、彼は”側鎖理論”と呼ばれる新しい概念を提案した。 （後の1900年に、彼は”受容体理論”として彼の概念を改訂しました。）彼の新しい理論に基づいて、彼は微生物を殺すために、”wir müssen chemisch zielen lernen”（”私たちは化学的に目指す方法を学ばなければならない”）と仮定した。 彼の研究所は染料工場に隣接していたので便利でした。 彼はさまざまな微生物に対する多くの化合物の試験を開始しました。 彼が「化学療法」と「魔法の弾丸」という用語を造語したのは彼の研究の間でした。 彼は以前の著作でドイツ語の単語zauberkugelを使用しましたが、彼が英語の用語”魔法の弾丸”を初めて導入したのは1908年のロンドンのハーベン講義でした。 1901年までに、日本の微生物学者志賀清の助けを借りて、Ehrlichは睡眠病を引き起こす原生動物寄生虫であるトリパノソームに感染したマウスで何百もの染料を実験した。 1904年、彼らは睡眠病の治療のためにトリパンレッドと呼ばれる赤いヒ素染料を調製することに成功しました。