Biologische Aktivität von Proteinen an Polyacrylsäure-Bürsten

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Proteine absorbieren an den meisten Grenzflächen spontan. Kürzlich wurde herausgefunden, dass Oberflächen, die mit einer Polyacrylsäure-Bürste bedeckt sind, bei niedriger Ionenstärke große Mengen Protein binden. Erhöht man die Ionenstärke allerdings auf nur etwa 100 mM, beobachtet man Proteindesorption bzw. Proteinresistenz der Oberfläche unabhängig von der Ladung der Proteinmoleküle. Die Ionenstärke der Proteinlösung wirkt somit als physikalisch-chemischer "Schalter" für die Proteinaffinität der Polyacrylsäure-Bürste. Dieser Effekt ist neu und einzigartig, denn er beruht offenbar nicht auf einer Abschirmung elektrostatischer Wechselwirkungen oder einer Veränderung der Protein-Nettoladung. In dem beantragten Projekt sollen daher planare Polyacrylsäure-Bürsten als neuartige Grenzflächenbeschichtung für die kontrollierte und variable Proteinabsorption umfassend charakterisiert werden. Es sollen u.a. der Adsorptionsgrad in Abhängigkeit verschiedener Parameter, die Proteinverteilung innerhalb der Bürste sowie die globale und innere Dynamik der absorbierten Proteinmoleküle ermittelt werden. Als Untersuchungsmethoden kommen hauptsächlich die Neutronen-Reflektometrie und die total internal reflection fluorescence (TIRF)-Spektroskopie zum Einsatz, letztere auch zeitaufgelöst. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen sind für eine Reihe von biotechnologischen Anwendungen interessant, bei denen die Proteinaffinität einer Grenzfläche in situ variiert werden muss.