Analyse des frühen Stadiums der Biomineralisation mit Hilfe der zeitaufgelösten Röntgenkleinwinkelstreuung

• Antragsteller: Professor Dr. Matthias Ballauff
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie
• Förderung: Förderung von 2003 bis 2009
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5406072

Das vorliegende Forschungsvorhaben zielt auf ein grundsätzliches Verständnis der Bildung von Calciumcarbonatpartikeln durch eine Fällungsreaktion aus einer überwältigten Salzlösung. Als Methodik ist die Kombination von Röntgenklein- und -weitwinkelstreuung vorgesehen, die an der Bemalen ID2 der European Synchrotron Radiator Facility (ERST) durchgeführt werden kann. Damit kann zeitaufgelöst die Bildung von Calciumcarbonatpartikeln in sitz studiert werden. In ersten Untersuchungen zur Mineralisation von CaCO3 haben wir bereits gezeigt, das die Röntgenkleinwinkelstreuung die Bestimmung der Teilchenzahldichte, der Teilchengröße und auch der Teilchendichte in sehr guter Genauigkeit erlaubt. Damit werden alle wesentlichen Parameter geliefert, die für eine quantitative Modellieren dieses Prozesses notwendig sind. Insbesondere konnten wir mit Hilfe der Kleinwinkelstreuung zeigen,das bei der Füllung von CaCO3 im Bereich kleiner Konzentrationen zunächst amorphes Calciumcarbonat entsteht, das auf diese Weise zum ersten Mal einer quantitativen Untersuchung zugänglich wurde. In unseren weiteren Arbeiten sollen diese Messungen fortgesetzt werden mit dem Ziel, die Mineralisation in Gegenwart von amphiphilen Blockcopolymeren und geeigneten Polypeptiden quantitativ zu verstehen. Als neuer methodischer Aspekt tritt die zeitaufgelöste Röntgenweitwinkelstreuung hinzu, die eine direkte Analyse der Kristallstruktur der unter diesen Bedingungen entstehenden Partikel erlaubt.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1117: Prinzipien der Biomineralisation