Anisotrope Mikrogele durch kontrollierte Assemblierung von Viruspartikeln in mikrofluidischen Tröpfchen

• Antragsteller: Professor Dr. Andrij Pich
• Fachliche Zuordnung: Polymermaterialien ; Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 568896544

Das wissenschaftliche Hauptziel des Forschungsprojekts ViroGel ist es, ein grundlegendes Verständnis der Selbstorganisation von fadenförmigen Viren in mikrofluidischen Tröpfchen zu erlangen und dieses Wissen für die Entwicklung neuer Wege zur Synthese von anisotropen, kompartmentalisierten, responsiven Mikrogelen anzuwenden. Die grundlegenden Fragen, mit denen wir uns in diesem Forschungsprojekt beschäftigen werden, sind: „Wie beeinflusst die selektive Oberflächenmodifikation die Assemblierung von Viren in wässrigen Lösungen?“, „Wie kann die Assemblierung und die Phasentrennung von Viruspartikeln in mikrofluidischen Tröpfchen kontrolliert werden?“, „Ist es möglich, die Größe, Form und innere Morphologie von Mikrogelen durch die kontrollierte Assemblierung von Viren und die Polymerisation von funktionellen Monomeren in mikrofluidischen Tröpfchen zu programmieren?“ und „Können virusmodifizierte anisotrope Mikrogele effiziente enzymatische Kaskadenreaktionen durchführen?“. In diesem deutsch-französischen Kooperationsprojekt werden wir spezifische Modifikationen der Virusoberfläche mit reaktiven und ionisierbaren Gruppen erreichen und deren Einfluss auf die Virusassemblierung in verdünnten und konzentrierten (einschließlich flüssigkristallinen Phasen) wässrigen Lösungen untersuchen. Wir werden die durch Licht induzierten Polymerisations- und Vernetzungsprozesse in wässrigen Tröpfchen, die Viruspartikel enthalten, nutzen, um kompartmentalisierte Mikrogele mit kontrollierbaren internen Strukturen zu synthetisieren, die durch die Assemblierung von Viruspartikeln in den mikrofluidischen Tröpfchen bei verschiedenen Temperaturen, pH-Werten und Salzkonzentrationen gesteuert werden. Schließlich werden wir die Eigenschaften und den Aufbau von virushaltigen Mikrogelen in wässrigen Lösungen untersuchen und die ViroGels mit Enzymen nachmodifizieren, um ihre katalytische Aktivität zu erforschen. Die Erforschung der Synthese von anisotropen, kompartmentalisierten Mikrogelen, die durch den Zusammenbau von Viruspartikeln gesteuert wird, wird einen neuen Syntheseansatz für die Erzeugung von Bibliotheken kolloidaler Strukturen schaffen. Dieser Ansatz wird es ermöglichen, verschiedene Monomere, Präpolymere, Vernetzer und Viren zu verwenden, um die chemische Zusammensetzung, die innere Struktur und die Oberflächenladung flexibel anzupassen. Unsere Hypothese ist, dass diese Methode in Zukunft zur Synthese kolloidaler Strukturen mit einzigartigen Eigenschaften und Funktionen für Anwendungen wie Katalysatorträger, Sensoren, Aktuatoren oder Wirkstofftransport eingesetzt werden könnte.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Kooperationspartner: Professor Dr. Eric Grelet