Antifoulingoberflächen mit räumlich alternierenden Grenzflächeneigenschaften

• Antragsteller: Professor Dr. Christian Hannig; Professor Dr. Matthias Hannig; Dr. Ralf Helbig
• Fachliche Zuordnung: Zahnheilkunde; Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie ; Biomaterialien ; Festkörper- und Oberflächenchemie, Materialsynthese
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 403577877

Im Rahmen des vorgeschlagenen Projektes soll ein umfassendes Verständnis von Bioadhäsionsprozessen auf Oberflächen mit räumlich alternierenden physiko-chemischen Grenzflächeneigenschaften generiert werden, d.h. periodisch alternierenden Strukturen oder Oberflächenenergien oder Elastizitäten, mit lateralen Dimensionen von der Mikro- bis zu Nanoskala. Entsprechende Oberflächen sollen auf zwei Wegen hergestellt werden: I. periodisch strukturierte Polymer-Oberflächen mit und ohne, durch eine zweite Polymerphase, ausgefüllten Kavitäten (= flach und strukturiert), und II. polierte Polymermatrizes mit eingebetteten, funktionalisierten Silika-Partikeln (= flach). Bioadhäsionsprozesse – Adsorption von Biomolekülen und bakterielle Besiedlung - an den Oberflächen sollen zunächst mittels Hochdurchsatz in vitro Assays untersucht werden. Oberflächen mit geringer Bioadhäsion werden anschließend in situ in der menschlichen Mundhöhle getestet, um deren Anwendbarkeit unter realistischen und klinisch relevanten Foulingbedingungen zu klären. Es wird erwartet, dass die periodischen Dimensionen der alternierenden Grenzflächeneingenschaften sowohl die Kinetik als auch die Stärke von Bioadhäsionsprozessen an den zu testenden Oberflächen signifikant beeinflussen: Änderungen auf der Mikroskala sollten die bakterielle Adhäsion direkt beeinflussen, während durch Dimensionen von der Submikro- bis zur Nanoskala die bakterielle Besiedlung zunehmend indirekt durch veränderte Adsorption von Biomolekülen, bspw. Proteine, kontrolliert wird. Darüber hinaus wird erwartet, dass flache Oberflächen mit alternierende Oberflächenenergien und –elastizitäten vergleichbare Trends zeigen wie strukturierte Oberflächen. Auf Grundlage des Projektes beabsichtigen wir neue Konzepte für die Entwicklung anti-bioadhäsiver Oberflächen zu erarbeiten, die angepasst sind an unterschiedliche biologische und medizinische Anforderungen, wie beispielsweise Beschichtungen dentaler Restaurationen und Implantate.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen