Design, Synthese und Untersuchung Kollagen-inspirierter Templat-[Protein]3-Hybride: Von hochmolekular schaltbaren Strukturbildnern zur Prozessierung Kollagen-artiger Materialien für die Zellkultur.

• Antragsteller: Professor Dr. Hans Gerhard Börner; Professor Dr. Thomas Scheibel
• Fachliche Zuordnung: Biologische und Biomimetische Chemie ; Polymermaterialien
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 244873759

Das Gemeinschaftsprojekt beschreibt die Synthese hochmolekularer Kollagen-inspirierter Templat-Protein-Hybride, deren aktivierbare Strukturbildung zu Kollagen-artigen Dreifachhelizes und die Prozessierung dieser anisotropen Nanoobjekte zu Fasern, Vliesstoffen oder Filmen mit gerichteter innerer Struktur.Dafür werden biotechnologische Syntheseverfahren zur Herstellung Kollagen-inspirierter Proteineinzelstränge mit organischen Templatstrategien zur Leitung der definierten Strukturbildung kombiniert. Der Einsatz schaltbarer Template soll eine aktivierbare Bildung der Dreifachhelizes und damit die anschaltbare Erzeugung einheitlicher Nanostrukturelemente erlauben.Desweiteren soll im Rahmen des Projekts die Templat-geleitete Strukturbildung in Verarbeitungsprozesse (Nass-, Elektroverspinnverfahren und Gussformgebung) integriert werden, um den nanoskopischen Selbstorganisationsprozess mit makroskopischer Formgebung zu verbinden. Auf diese Weise sollen makroskopische nanostrukturierte Materialien mit nematischer Feinstruktur aufgebaut und diese anschließend genauer untersucht werden. Wichtig ist dabei die Charakterisierung sowohl der hierarchischen Strukturebenen als auch der anisotropen mechanischen Eigenschaften der Materialien.Die Herstellung und Verarbeitung größerer Mengen einheitlich definierter Templat-Protein-Hybride trägt nicht nur zum Grundlagenverständnis kontrollierter Soft-Matter-Strukturbildung und des Prozessierens nanostrukturierter Materialien bei, vielmehr können auch wichtige Zugangswege zu biomedizinisch relevanten Kollagen-artigen Materialien eröffnet werden. Dies soll in ersten Untersuchungen dargelegt werden, die die Material-Zell-Wechselwirkungen initial aufklärt. Generelle Anmerkung über die dem Antrag zugrundeliegende Kooperation: Die Umsetzung des vorgeschlagenen Projekts wird durch zwei kooperierende Gruppen in Berlin und Bayreuth durchgeführt. Der interdisziplinäre Charakter des Projekts erfordert verschiedenste Expertisen im Bereich der rekombinanten Herstellung proteinbasierter Materialien und deren Charakterisierung (AK Scheibel, Bayreuth), sowie der organischen Synthese niedermolekularer Template, der Konjugationsstrategien, der Templat-geleiteten Strukturbildung und der Peptidstrukturanalyse (AK Börner, Berlin). Des Weiteren werden im Projekt verschiedenste Prozesstechniken eingesetzt (AK Börner: Elektrospinnen, Plotten nanostrukturierter Kompositmaterialien und AK Scheibel: Formgießen, Nass-, und Elektrospinnen). Im AK Scheibel sind zudem alle notwendigen zellbiologischen Methoden und Zelllinien für die Analyse der Material-Zell-Interaktion etabliert. Um das vorgeschlagene Projekt effektiv durchführen zu können ist eine enge Zusammenarbeit zwingend erforderlich.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen