Resonante Quarzsensoren zum Nachweis von Wechselwirkungen supramolekularer Systeme

Abstract

Prinzipien, nach denen sich einfache Grundsubstanzen zu komplexen, supramolekularen Systemen anordnen, bilden die Grundlage des Lebens. Die Selbstorganisation von Molekülen auf Wasseroberflächen wurde schon von Benjamin Franklin in seinem klassischen Experiment beschrieben. Durch einfache mathematische Überlegungen gelang es ihm, die Monoschichtstruktur eines Ölfilms auf der Wasseroberfläche vorherzusagen. Wir sind zwar heute immer noch weit davon entfernt, mit synthetischen Methoden die Komplexität natürlicher Systeme zu erreichen, dennoch können auf der Basis der derzeit vorhandenen Erfahrungen Modellsysteme entwickelt werden, die die Simulation natürlicher Haftprozesse gestatten. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit Untersuchungen zur Entwicklung eines Meßsystems mit dessen Hilfe es möglich sein sollte, molekulare Erkennungsprozesse an Modellmembranen (trägerfixierte Doppelschichten) in Realzeit zu verfolgen. Dazu wurde die Quarzkristallmikrobalance (QMB) als eine geeignete Methode etabliert und entsprechende Oberfächenbeschichtungstechniken entwickelt. In diesem Zusammenhang wurden Einschlußverbindungen, Mono- und Doppelschichtsysteme sowie vesikuläre Aggregate untersucht. Das Ziel dieser Studien war einerseits die Untersuchung und Charakterisierung von Zelladhäsionsprozessen auf Basis der verwendeten Modelle und andererseits die Entwicklung neuer Arzneistoffträgersysteme, die in der Lage sind, spezifisch an körpereigener Mucosa zu haften.

The principles after that simple elements are forming higher aggregates are the basis of life. Man's experience with ordered films stretches back to antiquitity. So, Franklin was the first who determined by a simple arithmetic experiment that oil is forming monolayers at water surfaces. Today we know a little bit more about self aggregation processes. So, we are able to build up supramolecular lipid layers, having great similarity to native membranes. It's not possible to construct complex systems like native cells. For experimental purposes model systems have to be used, which enable the simulation of biological recognition processes, as well as possible. These studies are focussed on the development of a measuring system for visualizing molecular recognition at model membranes (supported planar bilayer) in real time. Therefore a suitable measuring device, the Quartz Crystal Microbalance, and specific coating techniques are developed, that enables the detection of the adhesion of supramolecular systems, such as host-guest receptors, mono- and bilayer systems and vesicular aggregates at modified phospholipid modell membranes. On the one hand the study was designed to investigate cell adhesion processes and on the other hand to develop new mucoadhesive drug delivery systems.