Mechanische Eigenschaften mikropartikel-dotierter Lipidschichten

• Antragsteller: Professor Dr. Ivo Buttinoni
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie ; Biomaterialien ; Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 529996057

Lipidmonoschichten wie Lungentenside oder die äußere Schicht des Tränenfilms steuern entscheidende Organaktivitäten. Obwohl sie häufig Mikroverunreinigungen ausgesetzt sind, ist der grundlegende Mechanismus hinter der Adsorption von Mikropartikeln an lipidbeladenen Grenzflächen und die Wirkung auf die makroskopischen mechanischen Eigenschaften der Lipide bisher weitgehend unerforscht. In dieser Kooperation untersuchen wir, (1) wie feste Mikropartikel an flachen lipidbeladenen Grenzflächen adsorbieren und sich durch Selbstaggregation sammeln, (2) wie sie sich dort bewegen und (3) wie ihre Anwesenheit sämtliche rheologische Eigenschaften der Lipidmonoschichten beeinflusst. Wir kombinieren Mikropartikel mit unterschiedlichen Formen und Oberflächeneigenschaften mit Lipidmonoschichten, die entweder flüssigkeits- oder feststoffartig sind, und untersuchen sie in einem Langmuir-Blodgett-Trog (LT). Wir verwenden in-situ und ex-situ Methoden, um aufzuklären, wie die kolloidalen Partikel an der Monoschicht adsorbieren und sich selbst anordnen. Sobald sie adsorbiert sind, beobachten wir ihre 2D-Dynamik auf der Monoschicht und untersuchen, wie sie sich mit der lokalen Mikrostruktur der Lipide verknüpfen. Schließlich messen wir die rheologische Antwort von Lipidschichten mit zunehmender Anzahl adsorbierter Partikel, indem wir den LT mit einem Grenzflächenscherungs-Rheometer koppeln. Das Projekt klärt die Wechselwirkung zwischen Lipidmembranen und Mikropartikeln und die daraus resultierenden mechanischen Eigenschaften auf makroskopischer Ebene auf. Entscheidend für den Projekterfolg ist die komplementäre Expertise der wissenschaftlichen Partner. Der französische PI wird mit seiner Expertise zum physikalisch-chemischen Verhalten einzelner Lipide und Lipidschichten beitragen. Der deutsche PI wird seine Expertise zu kolloid-beladenen Grenzflächen und der Rheologie an Grenzflächen einbringen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Kooperationspartner: Jean-Paul Chapel