Streng biomimetische Modellsysteme für die Biomineralisation von Siliciumdioxid

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Ziel dieses Projekts ist die Nachstellung wesentlicher Schritte der Biomineralisation von Siliciumdioxid in Kieselalgen im Sinne der Vision einer künstlichen Erzeugung von Diatomeenschalen. Das Vorhaben hält sich dabei eng an die biochemischen Vorgaben. Bei der Biomineralisation von Kieselsäuren in Diatomeen sind Polyamine und mit Polyaminketten modifizierte Peptide (Sillafine) beteiligt. Synthetische Modelle der Polyamine (Polyethylenimine und -propylenimine, auch in N-methylierter Form) und Peptide (multifunktionelle Copolymere mit Funktionalitäten, wie sie auch im Peptidrückgrat des Sillafins auftreten) werden polymerchemisch hergestellt. Die Auswirkungen dieser Stoffe auf die Abscheidung von Kieselsäuren werden im Hinblick auf die mögliche Beeinflussung der Reaktionskinetik und auf die Ausbildung besonderer Morphologien des gebildeten Siliciumdioxids untersucht. Die in der Literatur aufgestellte Hypothese, dass die Silica-Abscheidung in Diatomeen weitgehend durch Selbstorganisationsprozesse in eingeschränkten Geometrien vonstatten gehen könne, ohne dass zellulären Vorgängen neben der Bereitstellung eines geeigneten Milieus und grenzflächenaktiver Stoffe eine besondere Rolle zukäme, soll überprüft werden. Dazu wird die Kieselsäureabscheidung unter dem Einfluss von Polyaminen in mikrostrukturierten Reaktionsräumen bzw. auf chemisch im Mikrometerbereich strukturierten Oberflächen untersucht.