Einfluss der Molekülgröße und -topology auf die dynamischen Eigenschaften eines einzelnen Polymers in einer Polymerlösung

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Konzentrierte Polymerlösungen, in denen einzelne Polymermoleküle miteinander umschlungen vorliegen, spielen in vielen biologischen Systemen eine entscheidende Rolle. Der Einfluss der Molekülgrösse und der Topologie der einzelnen Polymere auf Ihre Dynamik in Polymerlösungen ist von großem wissenschaftlichem und kommerziellem Interesse. Um ihr Verhalten bei diesen mikrodynamischen Prozessen vorherzusagen, wurden verschiedene theoretische Modelle entwickelt. Durch Ensemble-Messungen konnten zwar einige Prognosen bestätigt werden, jedoch nicht deren Hypothesen. In dem hier vorgestellten Forschungsprojekt soll durch Einzelmolekülmesssungen das Strömungsverhalten von individuellen Polymermolekülen direkt bestimmt werden. Dadurch lassen sich sowohl die Vorraussagen, als auch die Hypothesen der bekannten theoretischen Modelle testen und verifizieren. Als Modellsystem werden DNA-Moleküle eingesetzt, die sich durch biologische Techniken in den verschiedenartigsten Formen und Grössen herstellen lassen. Diese DNA-Fragmente lassen sich sehr leicht mit Interkalationsfarbstoffen fluoreszent markieren, so dass ihr Strömungsverhalten mit bekannten Einzelmolekültechniken untersucht werden kann. Microfluidics erzeugen dabei einen gerichteten Polymerfluss von wenigen Mikrolitern Flüssigkeit, in dem die Dynamik der einzelnen Fragmente durch ein Video Fluorescence Imaging System beobachtbar ist. An diesen modifizierten DNA-Proben werden zusätzlich rheologische Messungen durchgeführt, um durch vergleichende Analysen zwischen den Ensemble- und Einzelmolekül- Resultaten genauere Kenntnisse über die Dynamik einzelner Polymere in Polymerlösungen zu gewinnen.