Abschlussbericht

Antifoulingkonzepte für Sensoren für das Wassermonitoring durch sterisch
optimierte Tetraetherlipid-Coatings
PTKA-WTE
Zur Lösung dieses Problems wurde sehr viel Zeit investiert und umfangreiche Versuche zur
Schichtdickenvariation an PEG unternommen:
• Variation der primären Oberflächenbelegung/ -aktivierung (UV/ Ozon, CyCl-TEL, CyCl,
Aminosilan, Dopamin, Carbonyldiimidazol, Polylysin)
• Variation des Lösungsmittels (Chloroform, Chloroform mit Natriumcarbonat, Picolin,
Boratpuffer (0,01M bis 1M) pH 8,8, Wasser)
• Variation der PEG - Kettenlänge (MW 750, 1500, 3000, 5000, 10000)
• Variation der Substituenten am PEG (NH 2 -PEG-OH, NH 2 -PEG-NH 2 , NHS-PEG-NHS,
CyCl-PEG-CyCl, Boc-PEG-NHS, CH 3 O-PEG-NHS, CH 3 O-PEG-CyCl)
• Variation der Reaktionsbedingungen
- Temperatur (4°C bis 70°C)
- Reaktionszeit (15 Minuten bis 20 Stunden)
- Konzentration (1 mg/ml bis 100 mg/ml)
• Zugabe von Salz (0,5 M Kaliumsulfat)
Es gelingt jedoch mit den aufgeführten Verfahren nicht, Schichtdicken oberhalb 3 nm zu realisieren.
Auf Grund der sich bereits früh abzeichnenden Beobachtungen wurde auf dem Projekttreffen am 23.
August 2007 in Halle festgelegt, die Modifizierung der hydrophoben Lipidschicht durch PLL-PEG (an
MLU synthetisiert, da nicht kommerziell erhältlich) durchzuführen. Erste Proben wurden bereits 2007
an die Projektpartner übergeben. In der Folgezeit wurde die Modifizierung mit PLL-PEG genauer
untersucht unter den folgenden Aspekten:
• PEG-Kettenlänge, PLL/ PEG-Anteile
• Konzentration, pH-Wert, Temperatur, Zusatz von Salz/ Arbeiten am cloud point
Es ist durch die vorgelagerte Reaktion des PEG an PLL erstmalig gelungen, die für eine entkoppelnde
Wirkung notwendige Schichtdicke von 5 bis 7 nm zu generieren. Den Projektpartnern wurden Proben
mit PLL-PEG (PEG 1500, 3000 und 5000) sowie PLL-PEG (5000) mit 20, 30 und 40 %igem
Substitutionsgrad an PEG zur Testung übergeben.
08-07-22 PLL-PEG mit unterschiedlichen Kettenlängen an
Wafer
Schicht in nm
6
5
4
3
2
1
0
Schichtdicke
Randwinkel
PLL-PEG 750 PLL-PEG 3000 PLL-PEG 5000
70
60
50
40
30
20
10
0
Randwinkel in °
Abb. 4: Schicht PLL- PEG mit Schichtdicke und Wasserkontaktwinkel
Als weitere kosmotrope Substanzen wurden Hydroxyectoin, Aminomannose, Hyaluronsäure sowie
Chitosan - alle mit in der Literatur beschriebenen wasserstrukturierenden Eigenschaften - an lipidierte
Modelloberflächen gebunden und Probekörper zur Testung übergeben. Die erfolgreiche Reaktion der
aus der Lipidschicht nach außen ragenden Cyanurchloridkopfgruppe mit Aminophenylboronsäure
konnte durch Randwinkelmessungen kontrolliert werden.
– Abschlussbericht –
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