Biofilmadsorption auf maßgeschneiderten Oberflächen: Dynamik und morphologische Charakterisierung

Die Proteinadsorption an fest-flüssig Grenzflächen spielt in einer Vielzahl von Bereichen eine wichtige Rolle.

Kommt Speichel in Kontakt mit einer Oberfläche, z.B. mit frisch geputzten Zähnen, so bildet sich innerhalb kurzer Zeit eine Schicht definierter Dicke und Zusammensetzung, der sog. initiale orale Biofilm. Neben seiner Schlüsselrolle bei der Kolonisation durch Bakterien übt der proteinreiche Film auch zahlreiche protektive Funktionen aus. Die Gestalt des bakteriellen Biofilms hängt jedoch entscheidend vom Material ab, auf dem die initiale Proteinadsorption stattfindet: Während sich auf Teflon und einigen Nanokompositmaterialien nur eine sehr dünne bakterielle Schicht ausbildet, adsorbiert auf natürlichen Zahnoberflächen deutlich mehr.

Die Ursachen dieses Phänomens sind weitestgehend unverstanden, ebenso wie die Tatsache, dass einzelne Enzyme nach der Adsorption aus der Speichelflüssigkeit ihre biologische Aktivität behalten, isolierte adsorbierte Proteine jedoch meist inaktiv sind.

Es gibt kein umfassendes fundamentales Modell, um die komplexen Mechnismen und dynamischen Prozesse, die an der Biofilmadsorption beteiligt sind, zu verstehen. Mit einer solchen kompletten Theorie könnte das Verhalten komplexer proteinhaltiger Flüssigkeiten vorhergesagt und damit auch die Adsorption gezielt beeinflusst werden.

Aufgabe und Ziel dieser Arbeit ist die Charakterisierung der Biofilmadsorption auf maßgeschneiderten Oberflächen, mit dem Fokus auf dem Einfluss der Grenzflächeneigenschaften auf den Adsorptionsvorgang. Diese spielen neben den Merkmalen der Proteine selbst und des umgebenden Mediums eine entscheidende Rolle bei der Adsorption.