In vivo und in vitro Synthesen von Oxidkeramiken

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Gegenstand des Vorhabens ist die Übertragung von in situ Vorgängen der Biomineralisation auf technische Prozesse zur Erzeugung von Oxidkeramiken. Die Mechanismen und Schlüsselmoleküle der Bildung mineralisierter Gewebe in Organismen soll am Beispiel von CaCO3-bildenden Bakterien und Algen untersucht werden. Ziel ist die Isolierung von Biomolekülen, die bei der Formgebung bzw. der Synthese von biologisch erzeugtem Calciumcarbonat eine wichtige Funktion einnehmen. Diese Moleküle werden dann in nativer oder modifizierter Form zur in vitro Synthese von Oxidkeramiken eingesetzt. Das Hauptziel ist die in vivo Bildung technischer Oxidkeramik in lebenden Organismen, zunächst am Beispiel von Zinkoxid. Hierzu werden die Organismen an steigende Konzentrationen einer geeigneten Zinkverbindung im Kulturmedium adaptiert und die Auswirkungen auf das gebildete Mineralisationsprodukt untersucht. Schlüsselproteine der Biomineralisation sollen gentechnisch modifiziert und dann zur in vivo Synthese nicht-biogener Oxidkeramik in einem Modellorganismus, wie Escherichia coli oder dem ursprünglichen Organismus eingesetzt werden. Die in vitro und in vivo Synthesen sind mit der strukturellen Charakterisierung der Produkte verbunden, um die Mineralisationsbedingungen in einem iterativen Prozess zu optimieren. Weiterhin sind die mechanische Charakterisierung von Biomineralien und korrespondierenden Oxidkeramiken sowie die vergleichende Betrachtung der Struktur/Eigenschafts-Beziehungen geplant.