Orthogonale Funktionalisierung von Porengrenzflächen zur Erzeugung maßgeschneiderter biofunktionalisierter Papiere

• Antragsteller: Professor Dr. Harald Kolmar
• Fachliche Zuordnung: Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung von 2021 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 465784282

Das Vorhaben soll langfristig die wissensbasierte Entwicklung von funktionalen Papiermaterialien für Anwendungen in der Biomedizin und Bioanalytik ermöglichen. Es ist auf dem Gebiet der Papieranalytik- und -funktionalisierung angesiedelt mit dem längerfristigen Ziel, maßgeschneiderte biofunktionalisierte Papiere mit vorhersagbaren biophysikalischen, fluidischen und enzymatischen Eigenschaften auf der Basis rationaler Designkriterien generieren zu können. Der Fokus liegt dabei auf der Entwicklung spezieller Immobilisierungsverfahren für Biomoleküle und der gezielten Herstellung Stimulus-responsiver mikrofluidischer Kanäle. Mit herkömmlichen chemischen Konjugationsverfahren ist es nicht möglich, Biomoleküle gerichtet auf der Oberfläche von Papierfasern so zu immobilisieren, dass eine gleichartige Ausrichtung der Proteinliganden auf der Matrix in dichter Besetzung resultiert. Diese Einschränkung wird durch eine spezielle Vorfunktionalisierung von Papierfasern mit Peptiden als Ankermoleküle aufgehoben, die dann eine enzymatische gerichtete Konjugation von Proteinen (Enzyme, Antikörper) ermöglichen. In diesem Vorhaben sollte insbesondere der Frage nachgegangen welche chemischen Konjugationsverfahren zur Oberflächenmodifizierung von Papierfasern mit Peptiden und welche biokatalytischen Konjugationsstrategien der Proteine mit Blick auf Beladungsdichte und biologische Aktivität besonders geeignet sind. Auf der Grundlage dieser Erkenntnisse soll in dieser Antragsperiode ein spezielles Augenmerk auf der Generierung komplexerer funktionaler Papiere liegen. Zum einen sollen bi- und oligofunktionelle Papiere entwickelt werden, die aus verschiedenen funktionalisierten Fasertypen bestehen, die individuell mit verschiedenen Biomolekülen adressiert werden können. Außerdem sollen gewonnenen Erkenntnisse zum Aufbau von mikrofluidischen bioaktiven Papieren genutzt werden, die im Hinblick auf eine Anwendung als „Lab-on-Paper“ zum Einsatz kommen können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen