Antifouling surfaces with spatially alternating interfacial properties

具有空间交替界面特性的防污表面

基本信息

项目摘要

The proposed project aims at generating a comprehensive understanding of bio-adhesion processes at surfaces with spatially alternating physico-chemical interfacial properties: that is, with periodic structures or alternating surface free energies or alternating elasticities, covering lateral dimensions from the micro- to the nano-scale. Respective substrates will be fabricated in two ways: I. polymer moldings of master structures with and without backfilled cavities by a second polymer phase (= flat and structured, respectively), and II. polished polymer matrices embedded with functionalized silica particles (= flat). The bio-adhesive properties of the substrates, i.e. biomolecule adsorption and bacterial surface colonization, will first be tested using high throughput in vitro assays. Surfaces with low bio-adhesion will subsequently be tested in situ within the human oral cavity to clarify their applicability under realistic and clinically relevant fouling conditions. It is expected that the periodicity of the alternating physico-chemical interfacial properties strongly affects both the kinetics and the strength of bio-adhesion processes: Microscale periodicity might affect bacterial surface colonization directly whereas submicro- to nano-scale dimensions might influence bacterial surface colonization indirectly through the altered adsorption of biomolecules, such as proteins. Furthermore, it is expected that substrates with alternating surface free energies and elasticities will reveal similar trends to structured substrates. Based on the findings, we intend to project a roadmap for the fabrication of tailor-made anti-bioadhesive surfaces, such as coatings for dental restorative materials and implants.
拟议的项目旨在通过空间交替的物理化学界面特性对表面上的生物粘附过程进行全面了解:也就是说,具有周期性结构或交替的表面自由能或交替的交替弹性,涵盖了从微型到纳米尺度的侧向尺寸。各自的底物将通过两种方式制造:I.带有和不含回回腔的主结构的聚合物成型,由第二个聚合物相(分别=平坦且结构化)和II。嵌入功能化的二氧化硅颗粒(=平坦)的抛光聚合物矩阵。底物的生物粘附特性,即生物分子的吸附和细菌表面定植,首先使用高通量的体外测定法测试。随后将在人类口腔腔内进行原位测试生物粘附较低的表面,以阐明其在现实且临床相关的结垢条件下的适用性。可以预期,交替的物理化学界面特性的周期性强烈影响动力学和生物粘附过程的强度:显微镜周期性可能直接影响细菌表面定殖,而对纳米尺度的纳米尺度可能会影响细菌表面共统化,从而影响细菌表面共统化,从而影响细菌表面的量化。此外,预计具有交替表面自由能和弹性的底物将揭示与结构化底物相似的趋势。根据研究结果,我们打算为制造量身定制的抗生物粘附表面(例如用于牙科修复材料和植入物的涂层)投射路线图。

项目成果

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