Abschlussbericht

Antifoulingkonzepte für Sensoren für das Wassermonitoring durch sterisch
optimierte Tetraetherlipid-Coatings
PTKA-WTE
Treten zwei Oberflächen, umgeben von wässrigen Medien, in einen geringen Abstand zueinander, so
wird die Grenzflächenenergie zusätzlich von Hydrationseffekten bestimmt. Ihr Ursprung liegt in der
Wasserstruktur, gegeben durch den Polarisationseffekt des Wassermoleküls. Hydrationseffekte, die
nicht primär elektrostatisch interpretierbar sind, basieren auf der Vernetzung von Wassermolekülen.
Hier spricht man von Protonen- bzw. von Säure-Base-Wechselwirkungen [van Oss, C., J. Mol.
Recognition, 2003, p. 177-190]. Zusammengefasst können diese Effekte in der Oberflächenspannung
und deren dispersiven und polaren Anteilen dargestellt werden.
Im Ergebnis führt die Kopplung des Polyethylenglykols an das Lipid zu einer Zunahme der
Oberflächenpolarität bei vergleichbarem dispersiven Anteil. Allein die Kopplung der Mannose und der
Boronsäure zeigt geringere Oberflächenspannungen aufgrund der geringeren polaren Anteile.
Analysiert man den Parameter Polarität bezogen auf die Gesamtoberflächenspannung, so zeigt sich,
das die Modifikationen mit Chitosan und PLL PEG 5000 die höchsten Werte um 47% erreichen.
60
OWRK - Oberflächenspannung
50
d
p
40
[mN/m]
30
20
10
0
TL
GDNT
TL PLLPEG
750
TL PLLPEG
3000
TL PLLPEG
5000
TL PLL PEG
20
TL PLL PEG
30
TL PLL PEG
40
TL
Hyaluronsäure
TL Ectoin
TL Chitosan
TL Mannose
TL
Boronsäure
Abb. 21: Oberflächenenergien, polare- und dispersive Anteile der modifizierten Lipidschichten
Zusätzlich wurden mit Hilfe der Strömungspotenzialmethode die elektrokinetischen Potenziale an den
funktionalisierten Oberflächen ermittelt. Erwartungsgemäß führt die Ankopplung des Polylysin (PLL)
aufgrund der freien Aminogruppen zu positiveren Oberflächenladungen bzw. zur Nivellierung des
negativen Potenzials. Dieser Effekt wird bei vollständigerer Kopplung des PEG reduziert. Die
Kopplung der Funktionsmoleküle führt zumeist ebenfalls zu negativen Oberflächen mit Ausnahme der
Probe TL Chitosan, welche ein geringeres bzw. positiveres Potenzial aufweist.
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