2012 - Die Physikalisch-Astronomische Fakultät - Friedrich-Schiller ...

Struktur von Nanomaterialien mit ultrafeinen Körnern
Immer kleiner werdende Strukturen in einem Material bringen häufig neue Eigenschaften mit sich. Es
ist aber nach wie vor eine Herausforderung, solche Strukturen zunächst präzise zu charakterisieren.
Es werden Verfahren zur Bestimmung von Korngrößenverteilungen und Orientierungsbeziehungen
zwischen Nanokörnern im Transmissionselektronenmikroskop entwickelt.
• Lehrstuhl für Materialwissenschaft
Korrelation von Material-Struktur und Eigenschaften mit biologischer Reaktion - Biointerfaces/
Biomaterialien
In diesem grundlagenorientierten Forschungsfeld werden neue Materialien mit definierten Eigenschaften
hergestellt (z.B. nano- und mikrostrukturierte Titan-Dünnfilme, Polymermultischichten und
keramische Nanopulver, Biopolymer-Nanofasern) und deren Eigenschaften und Struktur charakterisiert.
In der nächsten Stufe werden die biologischen Reaktionen und Eigenschaften dieser Materialien
(z.B. Proteinadsorption, Zellproliferation) untersucht. Neben dem wissenschaftlichen, grundlegenden
Verständnis werden die gewonnenen Erkenntnisse wo immer möglich in die Anwendung
überführt.
Zu den Hauptergebnissen in diesem Forschungsfeld im Jahr 2012 zählen:
- Drug Delivery aus Silica basierten mesoporösen Nanoreservoirs in Polymermultischichten auf
Titan zur Steuerung des Knochenzellenwachstums.
- Verbesserte Responseeigenschaften von temperatursensitiven PVA/PNIPAAm semi IPN intelligenter
Hydrogele durch Erzeugung hierarchischer Strukturen.
- Erzeugung von selbstassemblierenden multifunktionalen Stoffen zur flexiblen Funktionalisierung
von Biomaterialoberflächen für das Mikrokontaktdrucken (μCP).
- Entwicklung eines Prüfsystems für antimikrobielle Biomaterialien.
- Eigenschaften mineralisierter Gewebe und Tissue Engineering.
- Nachweis der osteoinduktiven und antibakteriellen Wirkung von Polymermultischichten in vivo
im Tierversuch.
Ziel dieses Forschungsfeldes ist es, ein tieferes Verständnis der Demineralisations- und Remineralisationszyklen
von Zähnen und Knochen (natürliche Materialien) zu gewinnen. Dabei stehen Oberflächenstruktur
und nanomechanische Eigenschaften der mineralisierten Gewebe, sowie ein Verständnis
der Eigenreparaturmechanismen natürlicher Keramikverbunde im Vordergrund. Hier wird Nanoindentation
zur Messung der Härte und des reduzierten Elastizitätsmoduls von Zahnschmelz (Hydroxylapatit)
eingesetzt. In diesem Zusammenhang besteht eine Kooperation mit der medizinischen Fakultät
der FSU und der Industrie. Die Ergebnisse unserer Studien werden zur Entwicklung neuer Materialien
und in der Lebensmittelindustrie genutzt.
Soft Matter Physics
Ziel dieses Forschungsfeldes ist es, mittels polymerphysikalischer Methoden und Polymerthermodynamik
neue Wege bei der Nanostrukturierung von funktionalen Polymeren zu gehen. Dabei stehen
sowohl die Oberflächen als auch das Bulk von Polymersystemen im Zentrum der Forschung. Darüber
hinaus werden Oberflächen der erforschten Polymere funktionalisiert, um ihnen neue Eigenschaften
zu geben. Bei den untersuchten Systemen handelt es sich um synthetische Polymere (Thermoplaste,
Homo- und Copolymer) und Biopolymere (Proteine und Polysaccharide). Desweiteren soll die Anordnung
von (Bio-) Makromolekülen durch die Nanostrukturierung von polymeren Grenzflächen auf Basis
molekularer Selbstanordnung (Kristallisation, Mikrophasenseparation) gesteuert werden. Zu den
Hauptergebnissen in diesem Forschungsfeld im Jahr 2012 zählen:
- Richtungsabhängige in situ Analyse der Dynamik der Proteinadsorption an nanostrukturierten,
orientierten Polyethylen-Oberflächen (Anisotrope Diffusion, Verweilzeit).
- Untersuchungen der Proteinadsorption an nanostrukturierten, amphiphilen Block Copolymer
Oberflächen.
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