Mechanotransduction in Polyelectrolyte Brushes - Towards Mechanically Addressable Smart Surfaces

• Antragstellerin: Dr. Johanna Bünsow
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle und Theoretische Polymerphysik
• Förderung: Förderung von 2009 bis 2012
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 158439160

Das beantragte Projekt beschäftigt sich mit der Frage, wie Polyelektrolyt(PE)-Bürsten eine mechanische Deformation in ein definiertes chemisches Signal umwandeln können („Mechanotransduktion“). PE-Bürsten bestehen aus geladenen Polymerketten, die mit einem Ende an eine Oberfläche gebunden sind. Im geplanten Projekt soll die chemische Umgebung im Inneren von PE-Bürsten untersucht werden. Es ist bekannt, dass die vertikale Kompression von starken PE-Bürsten die Dissoziation immobilisierter Farbstoff-Moleküle induziert, was sich mittels UV-VIS-Spektroskopie untersuchen lässt. Dieser Ansatz soll auf schwache PE-Bürsten angewendet werden, bei denen eine vertikale Kompression den Dissoziationsgrad der PE-Bürste selbst verschiebt. Der Dissoziationsgrad soll mittels immobilisierter pH-Indikatoren quantifiziert werden. In einem zweiten Schritt wird die Messmethode zur Untersuchung von PE-Bürsten auf lateral dehnbaren Substraten eingesetzt werden. Hier ändert eine Deformation die Dichte der Anknüpfpunkte. Die optischen Messungen sollen durch eine elektrochemische Detektion des Dissoziationsgrades schwacher PE-Bürsten auf flexiblen Goldsubstraten ergänzt werden. Ein explorativer Teil des Projekts zielt auf die Entwicklung optischer Spannungssensoren ab, deren Basis eine Änderung der Co-Ionen-Verteilung in der Bürste bei Verbiegung sein soll. Die geplanten Experimente eröffnen einen Zugang zu den inneren Eigenschaften von deformierten PEBürsten und bilden eine Grundlage zur Entwicklung mechanisch schaltbarer Oberflächen und biomimetischer Spannungssensoren.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Großbritannien
• Gastgeber: Professor Dr. Wilhelm Huck