Abschlussbericht

Antifoulingkonzepte für Sensoren für das Wassermonitoring durch sterisch
optimierte Tetraetherlipid-Coatings
PTKA-WTE
Der neuartige Schichtaufbau ermöglicht zudem eine einfachere technologische Umsetzung
durch die Nutzung wässriger Chemie. Durch die Projektpartner wird nun eine Patentierung
dieser Neuentwicklung angestrebt. Da die Konkurrenzsituation auf dem Gebiet des Antifoulings
und der Nutzung von Hydrogel-Schichten deutlich komplexer ist, wurde eine aktualisierte
Patentrecherche auf dem Gebiet der markt- und patentrelevanten Antifoulingverfahren auf
Hydrogelbasis in Kopplung mit archaealen Tetraetherlipiden genutzt.
6.1 Synthese der Tetraetherlipidschicht
Ziele des Arbeitspaketes
- Gewinnung der Tetraetherlipide aus der Biomasse verschiedener archaealer Gattungen
- Konzeption und Aufbau eines nasschemischen Arbeitsplatzes begleitet von einer quantitativen
und qualitativen vergleichenden Analyse der Gewinnungsverfahren
- Transfer supportfixierter Lipidschichten auf verschiedene Substrate, wobei für die Übertragung
durch Selfassembling-Techniken für Beschichtungen sehr hoher Güte sowie darüber hinaus das
Sprüh- und Tauchverfahren in Frage kommen
- Funktionalisierung der Lipidschicht zur gezielten Erzeugung geordneter Wasserstrukturen z.B.
über die Kopplung hydrophiler bipolare Moleküle bzw. kosmotroper Agenzien und darüber hinaus
über die Bindung von Polyethylenglykol in unterschiedlichen Kettenlängen und Konformationen
6.1.1 Gewinnung des Lipids
MLU
Natürliche Lipidquellen
Die Lipidierungsstrategie basierte während der gesamten Laufzeit des Projektes auf dem
Hauptmembranlipid von Archaebakterien vom Stamm Thermoplasma acidophilum (IFB Halle). Aus der
Biomasse wurde durch saure Hydrolyse und Abspaltung aller Kopfgruppen der Tetraetherlipid-
Grundkörper Caldarchaeol isoliert. Es konnte gezeigt werden, dass auch aus der bakteriellen
Rohmasse von Archaebakterien der Gattungen Sulfolobus (Surface & Interface Technologies GmbH
(S.I.T.)) sowie Picrophilus (IFB Halle) auf ähnliche Weise Caldarchaeol erhalten werden kann. Damit
wurden erfolgreich weitere Lipidquellen erschlossen. Aus der Biomasse von Archaebakterien der
Gattung Picrophilus (IFB Halle) kann das Caldarchaeol in sehr guter Qualität gewonnen werden, da
nach der Hydrolyse weniger Nebenprodukte im Rohlipid enthalten sind und dadurch die
chromatografische Reinigung einfacher ist. Die Picrophilus- Archaebakterien benötigen allerdings für
ihr Wachstum im Vergleich mit dem Thermoplasma-Stamm noch drastischere Bedingungen und sind
deshalb aus technischer Sicht problematischer.
Aus der bakteriellen Rohmasse von Archaebakterien der Gattung Sulfolobus, das als „Abfallprodukt“
bei der Erzbearbeitung anfällt und deshalb kostengünstig zu haben ist, werden neben 10%
Caldarchaeol etwa 90% Glycerol-Dialkyl-Nonitol-Tetraetherlipid (GDNT) gewonnen. Das GDNT ist ein
Tetraether, dessen Kopfgruppen verschieden sind (eine primäre OH-Gruppe, ein cyclisches Polyol).
Dieses unsymmetrisch substituierte Tetraetherlipid eröffnet im Vergleich mit dem symmetrisch
gebauten Caldarchaeol die interessante Möglichkeit zu einer ganz anderen Kopplungschemie und
ermöglicht damit veränderte Oberflächeneigenschaften.
Das Caldarchaeol wird in einem Reaktionsschritt in sein Dicyanurylderivat überführt (aktiviert) und
nach chromatografischer Reinigung direkt für das Oberflächencoating eingesetzt.
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