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Rasterkraftmikroskop

Subject Area Biological Chemistry and Food Chemistry
Term Funded in 2012
Project identifier Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 218356161
 
Final Report Year 2016

Final Report Abstract

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.

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