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Projekt
Genetisch optimierte Tabakmosaikviren als Gerüste für die in vitro Herstellung von Halbleiter-Bio/Metalloxid-nanostrukturierten Architekturen
Antragstellerinnen / Antragsteller
Professor Dr. Joachim Bill; Dr. Sabine Eiben; Professor Dr. Jörg J. Schneider
Fachliche Zuordnung
Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
Biomaterialien
Biomaterialien
Förderung
Förderung von 2012 bis 2019
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 210453926
Unsere gemeinsamen Untersuchungen in der Förderperiode 3 (FP3) werden sich weiterhin mit dem Tabakmosaikvirus, TMV, als zentralem Biotemplat zur Abscheidung von anorganischen Halbleitern und der Untersuchung der elektrischen Eigenschaften befassen. In FP2 haben wir uns mit der Erzeugung von Janus-Typ TMV Templaten mit zwei unterschiedlichen Domänenstrukturen beschäftigt, um den Einfluß genetischer Modifikationen auf einem Virus zu studieren. In FP3 werden wir dieses Konzept weiterverfolgen und auch die Modifikation einzelner Domänen durch Peptide, Proteinen oder auch Polymere untersuchen. Das notwendige Arbeitsprogramm beinhaltet und erfordert auch die Erarbeitung spezieller Reinigungsprotokolle für die unterschiedlichen Janus-Typ TMV Varianten. Studien zur Selbstorganisation der so erhaltenen Varianten sollen sich daran anschliessen. Erste Ergebnisse zur texturierten Abscheidung von ZnO auf TMV Monolagen-Templaten haben signifikante piezoelektrische Eigenschaften sowie verbesserte mechanische Eigenschaften gezeigt. Letztere konnten durch gezielte genetische Modifikation der Virenoberfläche erreicht werden. In FP2 entwickelte, oberflächen-funktionalisierte wt-TMV und TMV_Lys weisen eine erhöhte Hydrophobizität auf. Diese Verfahren sollen in FP3 auf Janus-Typ TMV Strukturen adaptiert werden. Die Abhängigkeit der in FP2 erfolgreich begonnenen präparativ synthetischen Arbeiten zur chemischen Bad Abscheidung (CBA) von ZnS auf wt-TMV sollen genutzt werden um den Einfluß genetischer Modifikationen auf die ZnS Mineralisation der TMV Varianten sowie auf Janus-Typ TMV Biotemplaten zu studieren. In FP3 sollen elektrische Untersuchungen an einzelnen durch kontaktstempeln erhaltenen, ausgerichteten TMV und TMV/ZnO und ZnS Hybridstrukturen untersucht werden. Dies wird ein Verständnis des Einflusses der genetischen Modifikation auf die elektrischen Eigenschaften einzelner Objekte ermöglichen. In FP2 konnten wir den Einfluß der TMV/ZnO Hybrid Ausrichtung unterschiedlicher Virus Mutanten im Feldeffekttransitor (FET) Bauteil nachweisen. Zudem gelang die alternative Herstellung von TMV/ZnO Hybriden auch parallel zur CBA durch molekulare Vorläuferrouten. In der letzten Förderperiode möchten wir FET-Strukturen mit anorganischen Halbleitermaterialien als sensorische Strukturen für die selektive Detektion unterschiedlicher TMV-Mutanten nutzen. Dabei beruht das neuartige Sensorprinzip auf der Veränderung der elektronischen Grenzflächenwechselwirkung der Virusoberfläche mit dem Halbleitermaterial (ZnO, IZO, IGZO) die die jeweils messbare Transistorkennlinie charakteristisch beeinflusst. Dadurch kann eine selektive und gleichzeitig empfindliche Detektion unterschiedlicher TMV Mutanten realsierbar werden. Zusammen mit den auch in (FP3) weiterzuführenden KPFM Studien, auch an Einzelviren unter hoher Auflösung, sollen die kombinierten elektronischen Untersuchungen, Informationen über die laterale Ladungsverteilung entlang der Oberfläche TMV/anorganischer Halbleiter ergeben.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
