R. Müller: Strukturierung von Magnetpartikel-dotierten Biopolymeren durch magnetisch induzierte Matrix-Partikel-Wechselwirkungen
Beschreibung
Ziel des Projekts ist es, Eigenschaften biokompatibler Hyb-ridmaterialien aus definiert erweichenden Biopolymeren, ins-besondere Dextranestern mit definierter Struktur und Magnet-nanopartikeln (MNP) durch Wechselwirkung mit Magnetfeldern unter Nutzung von Matrix-Partikel-Wechselwirkung ferngesteu-ert einzustellen. Es wird erforscht, wie eine solche Wechselwirkung genutzt werden kann, um eine lokale Anreicherung der Partikel bzw. eine strukturelle - und damit magnetische - Aniso-tropie zu generieren.
Durch eine derartige anisotrope Anordnung magnetischer Teil-chen in einem Magnetpartikel-Dextranester-Hybridmaterial bzw. deren gezielte Anreicherung in Oberflächennähe in Abhängig-keit von der Dextranesterstruktur (Kettenlänge, Substitutions-grad) können Oberflächeneigenschaften wie Topographie, Oberflächenspannung und Oberflächenenergie gezielt verän-dert werden. Die makroskopische richtungsabhängige Beein-flussung resultiert in definierten anwendungsrelevanten Eigen-schaften wie spezifische Absorptionsrate (d.h. Heizverhalten im magnetischen Wechselfeld), Rauigkeit, Benetzbarkeit und mechanische Eigenschaften. Dafür wird die Modifizierung der Hybridmaterialien durch Einwirkung von statischen und oszillie-renden Magnetfeldern studiert. Weiterhin wird untersucht, in wieweit im Matrixmaterial Neuorientierungen wie Phasensepara-tion oder Kristallisation stattfindet bzw. hervorgerufen werden können. Die neu gebildeten Kompositproben werden mittels optischer Spektroskopie, spezieller Raman-Messungen, ver-schiedener mikroskopischer Techniken wie Magnetkraftmikro-skopie, elektronenmikroskopischen und magnetischen Metho-den sowie die Änderung der Oberflächenenergie charakteri-siert. Bei erfolgreicher Umsetzung dieses Konzeptes erlaubt diese Methodik, um Biofilme oder Zellverbünde auf derartigen Oberflächen gezielt zu beeinflussen, was einen Durchbruch für die personalisierte Medizin bezüglich Implantaten und ihrer Verträglichkeit bedeuten würde.
Rasterelektronenmikroskop-Aufnahme vom Querschnitt einer Kompositschicht nach dem Anlegen eines statischen Magnetfeldgradienten
Projektleiter
Dr. Robert Müller, IPHT Jena
Projektmitarbeiter
N.N.
Förderzeitraum
2013 -
Publikationen
[1] M. Zhou, T. Liebert, R. Müller, A. Dellith, Ch. Gräfe, J. Clement, T. Heinze, Biomacromolecules 16, 2308−2015, (2015)
[2] A. Z. Samuel, M. Zhou., R. Mueller, T. Liebert., T. Heinze, H. Hamaguchi, Analytical Chemistry, 88, 4644−4650, (2016)
[3] R. Müller, M. Zhou, A. Dellith, T. Liebert, T. Heinze, dx.doi.org/10.1016/j.jmmm.2016.09.031
Kontakt
Institute for Organic Chemistry and Macromolecular Chemistry
Center of Excellence for Polysaccharide Research
Friedrich Schiller University of Jena
Humboldtstrasse 10
D-07743 Jena