Struktur und Orientierung von Kollagen und Lipidmolekülen auf Titanoxideoberflächen: eine spektroelektrochemische Untersuchung

• Antragstellerin: Privatdozentin Dr. Izabella Brand
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 183417850

Titan und Titanlegierungen sind aufgrund ihrer passivierenden Oxidschicht, mechanischen Eigenschaften und Biokompatibilität häufig verwendete Implantatmaterialien. Nach dem Implantieren wird die Titanoxidschicht von einer Protein-Polysaccharidschicht, die reich an Kollagen ist, bedeckt. Diese Proteinschicht wiederum interagiert mit den Lipidmolekülen in Zellmembranen, ein entscheidender Vorgang zur Anlagerung von Zellen. Dieses Projekt zielt auf die Analyse der Struktur, Brand (Zawisza) Hydratation und Orientierung von Kollagenmolekülen adsorbiert auf einer Titanoxidoberfläche und darauf aufgebrachten Lipiddoppelschichten. Die polarisationsmodulierte Infrarot-Reflektions-Absorptions-Spektroskopie (PM-IRRAS) wird genutzt um die Vibrationsspektren der Kollagen- und Lipidmoleküle auf der TiO2|Ti|Au-Oberfläche, auch unter Einfluss eines elektrischen Feldes, aufzunehmen. Dieses Modell ahmt die Bedingungen nach einer Implantation gut nach. Änderungen in der Hydratation und Orientierung unterschiedlicher funktioneller Gruppen von Kollagen und Lipiden unter Einfluss eines elektrischen Feldes und die Protein-Lipidinteraktion wird in den IR Spektren anhand der Verschiebung charakteristischer Banden, sowie Änderung ihrer Intensitäten analysiert. Proteine und Lipide sind in ihrem Adsorptions-, Hydratations- und Phasenverhalten temperaturabhängig. Daher werden die Versuche bei Körpertemperatur (37°C) und erhöhter Temperatur (42°C) entsprechend einer Entzündung durchgeführt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen