Abschlussbericht

Antifoulingkonzepte für Sensoren für das Wassermonitoring durch sterisch
optimierte Tetraetherlipid-Coatings
PTKA-WTE
• Diverse „Einketter“
• TL + Aminomannose, Chitosan, Hyaluronsäure
6.2 Modellierung
Ziele des Arbeitspaketes:
- Generierung des MFD-Modells der Tetraetherlipide und Berechnung der MFD-Wechselwirkungsparameter
und MFD-Simulationen der Aggregation der Teraetherlipide an Modelloberflächen.
- MFD-Simulation der Adsorption der Tetraetherlipide an realen Oberflächen. Molekulare Analyse
der Schichten.
- Modifizierung der Lipid-Moleküle im Computermodell. Optimierung der Lipidmoleküle hinsichtlich
des Haftungs- und Enthaftungsvermögens an Oberflächen. MFD-Simulation der funktionalisierten
Moleküle und die Bindung mit Bioziden und Nanopartikeln an der „Link-Position“ der Lipide.
6.2.1 Molekulare Analyse der Lipidschichten mittels MM/MD-Simulation
CAM-D
Mit mesoskpoischen Computersimulationen sollten in dem Projekt die Hafteigenschaften von
Tetraetherlipiden (Tetraetherlipid) auf realen Werkstoffen optimiert und verbessert werden. In
Kombination mit experimentellen Arbeiten sollte in dem Projekt ein genaues Verständnis hinsichtlich
der Wechselwirkungen und Konformationen der Tetraetherlipide auf molekularer Ebene erhalten
werden. Die theoretischen Arbeiten waren eng mit experimentellen Untersuchungen des Institutes für
Bioprozess- und Analysenmesstechnik e.V., Heilbad Heiligenstadt (iba, Arbeitsgruppen von Dr.
Liefeith) und dem Institut für Physiologische Chemie der Martin-Luther-Universität Halle (MLU)
verbunden.
Die molekulare Struktur von Tetraetherlipiden waren nicht bekannt. Detaillierte Erkenntnisse über den
Mechanismus der Adsorption der Tetraetherlipide gab es ebenfalls nicht. Mit experimentellen
Methoden war ein Zugang zu diesen Informationen nur schwer möglich. Erst durch Molecular-
Modelling Untersuchungen wurde der Mechanismus der Adsorption der Tetraetherlipide auf
Glasoberflächen weitgehend aufgeklärt.
Mit diesem Verständnis des Mechanismus auf molekularer Ebene war eine gezielte Optimierung der
Tetraetherlipide hinsichtlich der Beschichtungstechnologie als auch der Auswahl der Substanzen
möglich. Molecular-Modelling-Computersimulationen haben ebenfalls entscheidend zum Verständnis
von mit Polyethylenglycol modifizierten Tetraetherlipid-Schichten beigetragen.
Experimentelle Laboruntersuchungen wurden bei unserem Projektpartner, dem iba in Heiligenstadt
durchgeführt. Da das iba federführend im Verbundprojekt tätig war, waren die Ergebnisse der
Laboruntersuchungen von zentraler Bedeutung. Der im Projektantrag formulierte Arbeitsplan war
Basis der langfristigen Orientierung der Untersuchungen.
Die Computersimulationen basierten auf den Ergebnissen und Auswertungen der Laborexperimente
am iba. Es fand ein intensiver Austausch mit dem iba und auch mit der MLU in Halle statt, die
Synthesen und analytische Untersuchungen der Tetraetherlipide durchführten. Um flexibel auf die
experimentellen Ergebnisse zu reagieren und um die Simulationen mit den Experimenten zu
synchronisieren, wurden die theoretischen Berechnungen weitgehend mit den Projektpartnern iba und
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