High Speed AFM
Final Report Abstract
Das Kraftmikroskop (AFM) ist ein vielseitiges Instrument zur quantitativen Analyse von Polymereigenschaften und deren Wechselwirkung mit Oberflächen. Sowohl die Konformation von Polymeren als auch Haft- und Reibungskräfte an Oberflächen konnten mit dem AFM bestimmt werden. Die Dynamik dieser Prozesse konnte hierbei oft nicht aufgelöst werden, da ein typisches Bild im AFM mit Standardgeräten mehr als 10 Minuten zur Aufnahme benötigt. Außerdem konnten temperaturabhängige Messungen sowie Langzeitmessungen nur begrenzt durchgeführt werden. Das äußerst stabile und sehr gut temperierbare "high speed AFM" ermöglichte uns in den letzten Jahren mehrere bisher unerreichte Messungen durchzuführen: Erstens konnten wir für einzelne PEG und PNIPAM Polymere die Temperaturabhängigkeit der Antwort auf eine externe Kraft bestimmen. Zweitens konnten wir die Dynamik der Konformationsänderungen des molekularen Chaperones und Hitzeschockproteins Hsp90 abbilden. Drittens konnten wir in Langzeitmessungen die Wechselwirkung zwischen Toxinen und Lipiddoppelschichten bestimmen. Viertens gelang es den Bedeckungsgrad und die Konformation von Mucin auf Kontaktlinsen zu bestimmen. Schließlich konnten wir die elastischen Eigenschaften von Knorpel aus menschlichen Kniegelenken in verschiedenen Stadien der Arthrose bestimmen. Insgesamt konnten wir mit Hilfe dieses AFMs schon jetzt zu einer Vielzahl an Fragestellungen von der Polymerphysik über die Biochemie und molekulare Maschinen bis hin zur Medizin große Beiträge leisten.
Publications
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Mucin Coatings Prevent Tissue Damage at the Cornea–Contact Lens Interface. Advanced Materials Interfaces, 4(19).
Winkeljann, Benjamin; Boettcher, Kathrin; Balzer, Bizan N. & Lieleg, Oliver
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AFM Imaging Suggests Receptor-Free Penetration of Lipid Bilayers by Toxins. Langmuir, 35(2), 365-371.
Brander, Sofia; Jank, Thomas & Hugel, Thorsten
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Influence of free PCL in PCL/PBA-a copolymers and blends on morphology, thermo-mechanical and shape memory properties. Polymer Testing, 77, 105888.
Schäfer, Hannes; Kolberg, Adrianna; Gockeln, Michael; Kun, Robert; Balzer, Bizan N. & Koschek, Katharina
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Opposing Temperature Dependence of the Stretching Response of Single PEG and PNiPAM Polymers. Journal of the American Chemical Society, 141(29), 11603-11613.
Kolberg, Adrianna; Wenzel, Christiane; Hackenstrass, Klara; Schwarzl, Richard; Rüttiger, Christian; Hugel, Thorsten; Gallei, Markus; Netz, Roland R. & Balzer, Bizan N.
