Rasterkraftmikroskop

• Fachliche Zuordnung: Biologische Chemie und Lebensmittelchemie
• Förderung: Förderung in 2012
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 218356161

• Erstellungsjahr: 2016

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Mit Hilfe des beschafften Rasterkraftmikroskops (AFM) konnten eine Reihe von Ergebnissen im Bereich der Kolloid- und Grenzflächenwissenschaften und erzielt werden. Zum Beispiel wurden es zur Charakterisierung von neuartigen Polymerbürsten, 3D-Zellkulturträgersystemen (Hydrogelmikropartikel), Nanohybridmaterialien und Mizellen/Wirkstofftransportsysteme verwendet. Für die Untersuchung von Polymerbürsten konnten mittels sehr reproduzierbaren Messungen sowohl die Schichtdicken und Schichtmorphologie, als auch deren Quellverhalten mittels Messungen in Lösung - selbst bei unterschiedlichen Temperaturen zuverlässig ermittelt werden. Daraus lässt sich die Pfropfungsdichte und das thermoresponsive Verhalten der Polymere (LCST) ermitteln. Die Gerätekonfiguration erwies sich als bemerkenswert stabil. Bei der Charakterisierung der neuartigen Hydrogelmikropartikel ,die als 3D-Zellkulturmatrices entwickelt werden, konnte das AFM zur zuverlässigen Bestimmung der Materialeigenschaften (Steifigkeit der Hydrogele) eingesetzt werden und diese Daten mit der chem. Gelstruktur und dessen Wechselwirkung mit adulten Stammzellen korreliert werden. Neben der Verwendung als reines AFM, erwies sich die Kopplung mit konfokaler Fluoreszenz- und Ramanmikroskopie/spektroskopie als sehr produktiv. So konnten neben der reinen Oberflächenmorphologie auch detaillierte Daten über die chemische Zusammensetzung der Schichtsysteme erhalten werden. Dies erlaubte Aussagen über die Reaktivitäten und möglichen Funktionalisierungen der Polymerbürstensysteme. Die Kopplung von AFM mit Fluoreszenz- und Ramanmikroskopie zeigte sich als eine sehr wichtige Gerätevariante, die ortsaufgelöste chemische Informationen (ca. 200 nm) parallel zur Schichtstruktur liefert. Die sehr gute Auflösung des Gerätes im reinen AFM-Modus zeigte sich auch bei der Untersuchung von Polymerbürstenstrukturen im sub-100nm Bereich. Auch sehr problematische Proben, wie z.B. sehr weiche und hydrophile Polymermizellen, konnten mit dem Gerät nach notwendiger Optimierung der Messparameter zuverlässig charakterisiert werden.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• ATRP with a light switch: Photoinduced ATRP using a household fluorescent lamp. Polym. Chem. 2014, 5, 4790-4796
  T. Zhang, T. Chen, I. Amin, R. Jordan
  
• Drug-Induced Morphology Switch in Drug Delivery Systems Based on Poly(2-oxazoline)s. ACS Nano 2014, 8, 2686-2696
  A. Schulz, S. Jaksch, R. Schubel, E. Wegener, Z. Di, Y. Han, A. Meister, J. Kressler, A. V. Kabanov, R. Luxenhofer, C. M. Papadakis, R. Jordan
  
• Chemical stability of plasmon-active silver tips for tip-enhanced Raman spectroscopy. Nanospectroscopy 2015, 1, 12-18
  J. Kalbacova, R. D. Rodriguez, V. Desale, M. Schneider, I. Amin, R. Jordan, D. R. Zahn
  
• Poly(2-oxazoline) based microgel particles for neuronal cell culture. Biomacromolecules 2015, 16, 1516-1524
  M. Platen, E. Mathieu, S. Lück, R. Schubel, R. Jordan, S. Pautot
  
• Surface-initiated Cu(0) mediated controlled radical polymerization (SI-CuCRP) using a copper plate. Polym. Chem. 2015, 6, 2726-2733
  T. Zhang, Y. Du, F. Müller, I. Amin, R. Jordan
  
• Waferscale Synthesis of Defined Polymer Brushes under Ambient Conditions. Polym. Chem. 2015, 6, 8176 - 8183
  T. Zhang, Y. Du, J. Kalbacova, R. Schubel, R. D. Rodriguez, T. Chen, D. Zahn, R. Jordan
  
• Mussel-inspired polymer carpets: direct photografting of polymer brushes on polydopamine nanosheets for controlled cell adhesion. Adv. Mater. 2016, 28, 1489-1494
  D. Hafner, L. Ziegler, M. Ichwan, T. Zhang, M. Schneider, M. Schiffmann, C. Thomas, K. Hinrichs, R. Jordan, I. Amin
  
• Nanopatterned polymer brushes by reactive writing. Nanoscale 2016, 8, 7513-7522
  J. F. Nawroth, C. Neisser, A. Erbe, R. Jordan
  
• Patterned Polypeptoid Brushes Macromol. Biosci. 2016, 16, 75-81
  M. Schneider, Z. Tang, M. Richter, C. Marschelke, P. Förster, E. Wegener, I. Amin, H. Zimmermann, D. Scharnweber, H. Braun, R. Luxenhofer, R. Jordan
  
• Tailored and biodegradable poly(2-oxazoline) microbeads as 3D matrices for stem cell culture in regenerative therapies. Biomaterials 2016, 79, 1-14
  S. Lück, R. Schubel, J. Rüb, D. Hahn, E. Mathieu, H. Zimmermann, D. Scharnweber, C. Werner, S. Pautot, R. Jordan