Abschlussbericht

Antifoulingkonzepte für Sensoren für das Wassermonitoring durch sterisch
optimierte Tetraetherlipid-Coatings
PTKA-WTE
Die Erweiterung um ein regelbasiertes Modell ermöglicht es zudem, unbekannte physikalische und
chemische Zusammenhänge aus den mikrobiologischen Adhäsionsversuchen zu integrieren.
Abb. 66: Beispiel für hydrophobe Oberfläche
Links: simulierter Biofilm Rechts: experimenteller Biofilm
Abb. 67: Beispiel für hydrophile Pberfläche
Links: simulierter Biofilm;
Rechts: experimenteller Biofim
6.5.3 Validierung des Modells
iba
Mit dem Ziel der Interpretation der adhäsionsbestimmenden Kräfte ergänzten die vornehmlich
experimentell begründeten Korrelationsbetrachtungen das Einbringen experimenteller Befunde in
theoretische Modellvorstellungen. Es wurde deutlich, dass weder der thermodynamische Ansatz des
Grenzflächenenergiekonzeptes noch die klassische DLVO-Theorie die Möglichkeiten bieten, die
Bioadhäsion hinlänglich zu modellieren. Unter Einbeziehung hydrophober und hydrophiler
Wechselwirkungen in das Modell der Bioadhäsion bildete van Oss die erweiterte DLVO-Theorie,
welche von zahlreichen Arbeitsgruppen übernommen und weiterentwickelt wurde [van Oss, C., J. Mol.
Recognition, 2003, 16, 177 / Rijnaarts, H. Coll. Surf. B: Biointerface 1999, 14, 179 / Azeredo J. Coll.
Surf. B: Biointerface, 1999 14 141]. Bisher beziehen die Autoren als grundlegende Komponenten
neben der van der Waals- und der elektrostatischen Energie die Säure-Base-Wechselwirkung ein,
wobei diese auf dem Beitrag der Elektronendonatoren und -akzeptoren beruht.
Unter Anwendung der theoretischen Formulierungen erfolgte auf der Basis der experimentell
zugänglichen Parameter für die Substrate, die Mikroorganismen und Medien und unter Nutzung
relevanter Literaturdaten die Kalkulation der freien Grenzflächenenergie beispielhaft für die Referenz
Borofloat B33, das unmodifizierte Tetraetherlipid und je eine Beispielmodifikation: das TL PLL PEG
5000 und die Probe TL Chitosan (Tab. 11).
Die berechneten Grenzflächenenergien können im Ergebnis wie folgt interpretiert werden:
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