Biologische Aktivität von Proteinen an Polyacrylsäure-Bürsten
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die im Rahmen des geförderten DFG-Projekts durchgeführten Untersuchungen deuten insgesamt auf ein hohes Maß an Biokompatibilität einer PAA-Bürste hin, die durch verschiedenste Experimente dokumentiert werden konnte. Die interessantesten experimentellen Beobachtungen lassen sich wie folgt zusammenfassen und deuten: Die Sekundärstruktur verschiedener Proteine, die an einer PAA-Bürste adsorbiert sind, wurde mittels ATR-FTIR-Spektroskopie analysiert und mit der in Lösung verglichen. Es zeigt sich, dass die Anteile der Sekundärstrukturelemente (α-Helix, β-Faltblatt, u. a.) durch die Adsorption nur geringfügig (wenn überhaupt) verändert werden. Die Rotationsdynamik eines Proteins, das in einer PAA-Bürste eingebettet ist, wurde mittels TIRF-Spektroskopie quantifiziert. Die aus den Messungen erhaltene Rotationskorrelationszeit spiegelt die erhöhte Viskosität in einer PAA-Bürste wieder. Davon abgesehen sind die Proteinmoleküle in einer PAA-Bürste frei beweglich. Durch die Beschichtung einer Siliziumoberfläche mit einer PAA-Bürste kann die enzymatische Aktivität von immobilisierter Meerrettich-Peroxidase deutlich gesteigert werden. Bei der Adsorption sinkt die molekulare Enzymaktivität auf 11 %, bei der Desorption steigt sie um 52 %. Anzumerken ist hierbei, dass diese Messungen mit einer sehr geringen Beladung der PAA-Bürste durchgeführt wurden. Bei höheren Adsorptionsgraden sind tendenziell schwächere Protein-PAA-Wechselwirkungen und damit höhere Enzymaktivitäten zu erwarten. Eine PAA-Bürste unterdrückt die Amyloidfibrillenbildung von adsorbiertem Insulin. Unter Bedingungen, die in Lösung eine Amyloidfibrillenbildung auslösen oder fördern (erhöhte Temperatur, niedriger pH-Wert, erhöhte Ionenstärke), haben sich an einer PAA-Bürste über einen Zeitraum von vielen Stunden keine Insulin-Amyloidfibrillen gebildet.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Structure and dynamics of α-lactalbumin adsorbed at a charged brush interface. Physical Chemistry Chemical Physics 10 (2008) 1448-1456
O. Hollmann, R. Steitz, C. Czeslik
- Native-Like Structure of Proteins at a Planar PAA Brush. Langmuir 25 (2009) 1047-1053
C. Reichhart, C. Czeslik
- A quantitative study of the enzymatic activity of horseradish peroxidase at a planar poly(acrylic acid) brush. Colloids and Surfaces B 75 (2010) 612-616
C. Reichhart, C. Czeslik
- Probing adsorption and aggregation of insulin at a poly(acrylic acid) brush. Physical Chemistry Chemical Physics 12 (2010) 4375-4382
F. Evers, C. Reichhart, R. Steitz, M. Tolan, C. Czeslik
