Abschlussbericht

Antifoulingkonzepte für Sensoren für das Wassermonitoring durch sterisch
optimierte Tetraetherlipid-Coatings
PTKA-WTE
Entsprechend der definierten Modifikationslevel folgte die Nachfolgederivatisierung der Lipidschichten
am Referenzglas Borosilikat. Durch fluoreszenzmikroskopische Analyse und atomkraftmikroskopische
Analysen konnte nachgewiesen werden, dass das Self-Assembling zu einer kompakten und
homogenen Beschichtung führte. Die nachträgliche Lipidmodifizierung beeinflusste die erreichte
Oberflächenhomogenität nicht.
Die mögliche Variation physikochemischer Oberflächeneigenschaften über die Modifikation der
zweiten Kopfgruppe des Tetraetherlipids konnte nachgewiesen werden. Es liegen antifoulingrelevante
physikochemische Modifizierungen in Form von monomolekularen Beschichtungen vor. Analoge
Oberflächencoatings wuden auf Edelstahl- und Silikonoberflächen erzeugt.
Das iba Heiligenstadt verfügt über umfangreiche Erfahrungen im Umgang mit in vitro-Testsystemen
für Biomaterialien unter Berücksichtigung des applikationsspezifischen biologischen Milieus. Es wurde
ein Bioadhäsionsmessplatz etabliert, der zusätzlich eine strömungsmechanische Bewertung
hinsichtlich der eingesetzten Fliessbedingungen ermöglicht. Eine Kooperation mit der Universität
Duisburg/ Essen diente der Erarbeitung von Fermentationsmodellen, die eine möglichst reale
Simulation der wässrigen Umgebungsbedingungen im Labormaßstab sicherstellen.
Diese Verringerung der Biofilmbildung konnte in Heiligenstadt im in vitro-Labortest sowie durch die Fa.
-4H- JENA engineering GmbH in Rahmen eines Feldtests über sieben Wochen in der Talsperre
Neustadt eindeutig bestätigt werden.
Im Rahmen dieser Untersuchungen wurden zudem erstmals kolloidchemische Wechselwirkungen in
Form von mathematischen Modellansätzen zur Beschreibung der bakteriellen Adhäsion angewendet,
um Vorhersagen zur Biofilmbildungskinetik anhand einer numerischen Simulation zu geben.
Seitens der in das Vorhaben eingebundenen Industriepartner konnte auf folgende Erfahrungen
zurückgegriffen werden:
Für Aufgaben im Bereich des Gewässermonitorings wurde durch die -4H- JENA engineering GmbH
eine automatische Messeinrichtung entwickelt. Das 4HAquaLabor ist ein autonomes, wartungsarmes
Messsystem, das speziell für den dauerhaften Einsatz auf Schiffen, Messplattformen und an
Flussmessstellen geeignet ist. Die Gerätearchitektur erlaubt den Einsatz einer Vielzahl
kundenspezifischer Sensoren, verschiedener Analyseautomaten und/oder Probenehmer.
Für das Vorhaben relevante Projekte unter Beteiligung der -4H- JENA engineering GmbH sind:
- Standzeiterhöhung von Mikrosensoren in biogenen Medien; gefördert durch das TMWTA
- Biocompatible Optical Sensor Systems - BOSS; gefördert durch die EU (BRITE EuRam III)
Sensortechnik Meinsberg ist Entwickler und Hersteller von elektrochemischen Sensoren und
Analysen-Messsystemen zur Erfassung der Wasserqualität. Das Unternehmen verfügt über mehr als
50 Jahre Erfahrungen auf diesem Gebiet, Entwicklungskapazität in der Sensortechnik,
Fertigungsmöglichkeiten im Bereich der Glasverarbeitung, Mikrosystemtechnik, Elektronik, Gieß- und
Klebetechnik sowie über langjährige Erfahrungen in der Anwendung von Analysen-Messtechnik in der
Wasser- und Abwasseraufbereitung. Sensortechnik Meinsberg entwickelt und fertigt ein breites
Programm an pH- und Redox-Elektroden, Leitfähigkeits-Messzellen, Sauerstoffsensoren, CO2-
Sensoren und Chlor-Messzellen für den Einsatz in Labor und Industrie.
Für das Vorhaben relevante Projekte unter Beteiligung der Sensortechnik Meinsberg GmbH:
- Aufbau eines regionalen Entwicklungs- und Applikationsnetzes für mikrosystemtechnische Sensoren
und Aktoren (InnoSachs)
- Entwicklung und Realisierung von Applikationsbeispielen in der Wasseraufbereitung und
Gewässerüberwachung (BMBF)
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