Molekulardynamik-Untersuchung der Auswirkung von Additiven auf die Fluidität von Lipidmembranen

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Dieses Forschungsvorhaben wird mittels atomistischen Molekulardynamik untersuchen, inwieweit Additive - Moleküle in der Größenordnung von Lösungsmitteln bis Steroiden - die Eigenschaften von Phospholipid-Doppelschicht-Membranen beeinflussen. Dabei stehen die Permeabilität der Membran für kleine Moleküle und insbesondere ihre Fluidität im Vordergrund des Interesses. Die Fluidität ist derzeit eher ein qualitativer Begriff als eine wohldefinierte, messbare Observable. Deswegen sollen verschiedene Messgrößen betrachtet werden, die mit ihr assoziiert werden: laterale Diffusion von Lipiden oder Markermolekülen, Reorientierung von Fluoreszenz-Sondenmolekülen, sowie die parallele und senkrechte mikroskopische Scherviskosität. Diffusion und Reorientierung werden üblicherweise zur experimentellen Charakterisierung der Membranfluidität benutzt. In diesem Vorhaben kommt die Scherviskosität als zusätzliche quantitative Kenngröße hinzu, die auf anderem Wege als durch Simulation nicht erhältlich ist. Für normale, dreidimensionale Flüssigkeiten ist die Scherviskosität die gebräuchliche Kenngröße für die Fluidität. In diesem Forschungsprojekt soll sie auch zur quantitativen Beschreibung der Fluidität der quasi-zweidimensionalen flüssigen Lipidmembranen verfügbar gemacht werden. Die Methoden sollen anhand von prototypischen Membran-Additiv-Kombinationen entwickelt und getestet werden. Danach können Anwendungen auf fremdstoffhaltige Lipidmembranen erfolgen, die wegen ihrer biologischen Funktion oder als Biomaterialien von Interesse sind. In diesem Stadium sind Kooperation mit experimentellen Gruppen vor Ort vorgesehen.