Genetisch optimierte M13 Phagen als funktionalisierte biologische Template für die Herstellung bio/anorganischer nanostukturierter Materialien

• Antragsteller: Professor Dr. Peter A. van Aken; Professor Dr. Joachim Bill; Professor Dr. Bernhard Hauer; Professor Dr. Thomas Schimmel
• Fachliche Zuordnung: Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien ; Biomaterialien
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 250530573

Konventionelle Methoden zur Erzeugung von anorganischen Funktionsmaterialien sind hinsichtlich des Herstellungsprozesses, den Materialzusammensetzungen und den daraus resultierenden Materialeigenschaften oft eingeschränkt. Insbesondere stellt die Generierung multifunktioneller, miniaturisierter Strukturen mit einem komplexen Aufbau noch immer eine Herausforderung dar.Die Anwendung von Biomineralisationsprozessen kann dabei helfen diese Einschränkungen zu umgehen. Komplexe bioorganische Strukturen im Nanometer-Größenbereich, die durch Selbstassemblierungsprozesse gebildet werden, können als Template zur Abscheidung von anorganischen Materialien dienen. Ein außerordentlicher Vorteil solcher Templatstrukturen ist deren Anpassung mittels genetischer Modifikation an das anorganische Material. Dies eröffnet die Möglichkeit zur Kontrolle der Materialstruktur und der Eigenschaften. Das Hauptziel des Projektes ist die durch Biotemplate gesteuerte Mineralisation von anorganischen Nanomaterialien. Die Materialeigenschaften sollen gezielt, durch die Verwendung von genetisch modifizierten M13 Phagentemplaten, eingestellt werden. Beabsichtigt ist die Herstellung von Schichtsystemen (ZnO, TiO2 und Gold) und Multischichtassemblierungen aus den Materialkombinationen ZnO/Gold und TiO2/Gold.Die Ziele des Projekts sind im Einzelen:Die genetische Modifikation von Phagentemplaten zur spezifischen Anbindung und Mineralisation von ZnO, TiO2 und GoldMineralisation von ZnO, TiO2 und Gold auf funktionalisierten M13 TemplatenHerstellung von organisch-anorganischen Multischichtsystemen bestehend aus verschiedenen Materialkombinationen (ZnO/Gold und TiO2/Gold)Identifikation der Mineralisationsmechanismen anorganischer Materialien auf PhagentemplatenBestimmung der Nanostruktur dieser Hybridmaterialien mit besonderem Augenmerk auf die organisch-anorganische GrenzflächenBestimmung der optischen, piezoelektrischen, elektrischen und mechanischen Eigenschaften der Phagenbasierten Hybridmaterialien hinsichtlich der genetischen Modifikation des Phagentemplats

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1569: Erzeugung multifunktioneller anorganischer Materialien durch molekulare Bionik