Selbstorganisation von Biomakromolekülen auf mikro- und nanostrukturierten Oberflächen

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Im Rahmen des beantragten Projektes sollen biomakromolekulare Monoschichten, Multischichten und dreidimensionale Volumensysteme unter räumlicher Einschränkung ("Confinement") auf mikro- und nanostrukturierten Oberflächen selbstorganisiert werden. Zur gezielten Manipulation dieser Mikrostrukturen sollen neue Verfahren mit Hilfe des Mikrokontakt-Druckens, der Polyelektrolytadsorption und der optischen Lithographie entwickelt und verfeinert werden. Im Mittelpunkt der Untersuchungen soll die Selbstorganisation von Komplexen aus DNA und kationischen Lipiden, die in der Gentherapie eine nicht-virale Alternative darstellen, sowie den cytoskeletalen Proteinen Aktin und Mikrotubuli allein und als Komplexe mit kationischen Lipiden und multivalenten Kationen stehen. Die orientierte Selbstorganisation dieser Biomaterialien in räumlich einschränkenden Geometrien soll zur Charakterisierung der Struktur und der relevanten Wechselwirkungen in diesen nichtkristallinen, biologisch aktiven Materialien mit Hilfe von Röntgenexperimenten verwendet werden. Röntgenuntersuchungen an diesen Mikro- und Nanosystemen sollten durch eine Mikrofokussierung des Röntgenstrahls möglich sein. Darüber hinaus sind Untersuchungen zum Verständnis vom allgemeinen Benetzungsverhalten von fluiden Mikro- und Nanostrukturen und vor allem zur Dynamik von Biomakromolekülen in diesen fluiden Strukturen geplant. Neben Fluoreszenzmikroskopie soll insbesondere die konfokale Ramanmikroskopie als geeignete Charakterisierungsmethode entwickelt werden. Die gezielte Selbstorganisation von Biomakromoleülen auf lithographischen Oberflächen bietet darüber hinaus einen interessanten Ansatz für kombinatorische Verfahren in Chemie und Biologie und zur Entwicklung von Biosensoren.