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Abteilungsleitung

Dr. Jörg Lahann 

Prof. Dr. Joerg Lahann

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Funktionalisierte Beschichtungen

Chemische Gasphasenabscheidungspolymerisation von funktionalisierten [2.2]Paracyclophanen

Viele Reaktionen in der Biologie und/oder Katalyse finden an Grenzflächen statt, die durch spezifische funktionelle Gruppen an der Oberfläche definiert werden. Aus diesem Grund ist die Oberflächenmodifikation von komplexen Substraten eine Herausforderung für die Entwicklung neuer reaktiver Beschichtungen. Die chemische Gasphasenabscheidungspolymerisation (CVD) ist ein vielseitiger Prozess, mit dem man reaktive, polymere Beschichtungen auf einer großen Bandbreite an Materialien mit verschiedenen Geometrien (2D/3D Substraten) erzeugen kann.

Durch die Verwendung von substituierten [2.2]Paracyclophanen und unserem speziell angefertigten CVD System, können funktionalisierte Beschichtungen hergestellt werden, die aus Homopolymeren, Copolymeren oder Copolymergradienten bestehen. Zur umfassenden Charakterisierung dieser Beschichtungen werden verschiedene Analysetechniken genutzt (z.B. IRRAS, Spektroskopische Ellipsometrie, AFM).

Diese polymeren Beschichtungen können für die anschließende spezifische Immobilisierung von Biomolekülen oder anderen aktiven Spezies verwendet werden, zur Anwendung in (Bio)sensoren, Katalysatoren oder zur Gewebezüchtung.

Oberflächenmodifikation durch kontrollierte radikalische Polymerisation

ATRP (engl. Atom Transfer Radical Polymerization) und RAFT (engl. Reversible Addition-Fragmentation Chain-Transfer Radical Polymerization) sind Techniken zur kontrollierten radikalischen Polymerisation. Auf diese Weise können Materialien mit kontrollierter Topologie oder Zusammensetzung hergestellt werden. Solche Materialien sind für biomedizinische Anwendungen sowie die Grundlagenforschung an Stammzellen geeignet. Auf diese Weise hergestellte zwitterionische Polymere dienen als künstliche Stammzell-Substrate mit genau definierten und reproduzierbaren Eigenschaften. Eine weitere Anwendung ist die Fabrikation von Trägermaterialien mit erhöhter Komplexität zur Kontrolle der zellulären Mikroumgebung.

Mikro- und nanostrukturierte Oberflächen

Mikro- und nanostrukturierte Substrate können über verschiedene Strukturierungstechniken fabriziert werden. In Kombination mit orthogonalen Immobilisations-Strategien, wie z.B. Klick-Reaktionen, lassen sich komplexe Strukturen für verschiedenste Anwendungen erzeugen.

Die Strukturierung von funktionalisierten Substraten kann über Techniken wie Mikrokontaktdruck, Foto-Strukturierung oder lithographischen Methoden wie die „Dip Pen Nanolithographie“ erfolgen.

Strukturierte CVD Beschichtungen können während des Abscheidungsprozesses über das sogenannte VAMPIR-Verfahren (engl. Vapor-assisted micropatterning in replica structures) erzeugt werden.

structured CVD

Figure: (a, b) Fluorescence micrographs of samples prepared by immobilization of saccharides and fluorescently labeled lectins on the square islands; (c) ellipsometry imaging of samples prepared by immobilization of peptides outside the square islands and (d) fluorescence micrographs of subsequent adhesion of HUVECs. Immunostaining with rhodamine-conjugated phalloidin (for actin) and DAPI (for nucleus) was carried out. Reprinted with permission from "Co-immobilization of Biomolecules on Ultrathin Reactive Chemical Vapor Deposition Coatings Using Multiple Click Chemistry Strategies"; F. Bally, K. Cheng, H. Nandivada, X. Deng, A. M. Ross, A. Panades, and J. Lahann; ACS Applied Materials & Interfaces 2013 5 (19), 9262-9268; DOI: 10.1021/am401875x. Copyright 2013 American Chemical Society.

 

Elektrohydrodynamisches Co-Jetting

Das elektrohydrodynamische Co-Jetting ist ein Prozess zur Herstellung von kompartimentierten Fasern, Nano- oder Mikropartikeln. Mit dieser Technik kann eine große Bandbreite an Größen und Formen hergestellt werden. Werden zur Herstellung orthogonal funktionalisierte Polymere genutzt, ist nachträglich eine selektive Modifikation der Kompartimente möglich.