Rheology and flow birefringence of biofilms

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Biofilme bestehen aus Mikroorganismen, die in einer dreidimensionalen Matrix aus extrazellulären, polymeren Substanzen (EPS) eingebettet sind. Diese externen Makromoleküle sind miteinander vernetzt, so dass hochelastische, stabile Gele entstehen. In dem neu beantragten Forschungsprojekt soll das Alginat-Gel des gram-positiven Organismus "Pseudomonas aerugionosa" als einfaches Modellsystem untersucht werden. Mit Hilfe von rheologischen Messungen lassen sich die mechanischen Eigenschaften von Biofilmen detailliert bestimmen. Hierzu gehören Untersuchungen der Dehnelastizität, der Poisson-Zahl, des Speichermoduls, des Verlustmoduls, des Relaxationsmoduls, der Komplianz, der komplexen Viskosität, des Relaxationszeitspektrums und der Fließgrenze. Neben diesen linearen viskoselastischen Eigenschaften können auch nicht-Gleichgewichtseffekte wie Normalspannungen und stationäre Werte der Scherviskosität ermittelt werden. Außer diesen Experimenten sind auch Untersuchungen in einer Strömungsdoppelbrechungsapparatur geplant, die es erlauben, die spezifische Orientierung und Anisotropie der Biofilme beim Überströmen mit Wasser online zu analysieren. Die Ergebnisse dieser Studien sind vielseitig, und sie führen zu neuen Erkenntnissen bezüglich der Haftung, Stabilität, Elastizität und des Reibungswiderstands von Biofilmen.