Grundlagen der Biomineralisation: Molekulare Erkennung als Leitmotiv zum Verständnis der Mineral-Matrix-Wechselwirkungen in der frühen Phase der Mineralisation

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Die biologischen Prozesse, die zu der beobachteten Strukturvielfalt der Biomineralien führen, sind noch weitgehend unaufgeklärt. Nach der gegenwärtig favorisierten Templat-Matrix-Hypothese enthält die organische Matrix calciumhaltiger Biomineralien spezifische Makromoleküle, die die Kristallkeimbildung ortsselektiv fördern oder hemmen, und die Orientierung der aufwachsenden Kristallschicht determinieren. Da vollständige Strukturinformationen zu den natürlichen Matrix-Makromolekülen zur Zeit fehlen, werden in unserem Labor synthetische Makromoleküle entwickelt, die - in geeigneten Modellsystemen - entscheidende Aspekte der vermuteten Struktur und Funktion der natürlichen Systeme imitieren. Einen Schwerpunkt bilden dabei Untersuchungen zur molekularen Erkennung und Heteroepitaxie von anorganischen Kristallphasen an biomimetisch strukturierten Grenzflächen. Ein zweites Projekt konzentriert sich dagegen auf Transport- und Kondensationsprozesse in Organismen, die Strukturen aus hydratisiertem Siliciumdioxid aufbauen. Es werden neuartige Fluoreszenzsonden zur selektiven Markierung von Kieselsäuren entwickelt um, über mikroskopische Untersuchungen an geeigneten biologischen Modellen, Auskunft über die intrazelluläre Verteilung von Silicium zu verschiedenen Mineralisierungsstadien zu erhalten.