AutoProt Coatings - Porteinbeschichtungen mittels Enzymmoderierter Autophorese
Dieses Projekt wird durch die Europäische Union und das Land Nordrhein-Westfalen gefördert.
Biologische Beschichtungen sind heutzutage für zahlreiche Anwendungen, besonders im Bereich der Medizintechnik oder als bioabbaubare Schichten von herausragender Bedeutung. Ihre Herstellung ist jedoch bisher entweder nur mit geringer Kontrolle über die Filmbildung oder unter hohem Aufwand möglich.
Mit klassischen Beschichtungsverfahren, z. B. Tauchlackierungen, sind biologische Filme einfach und kostengünstig zugänglich, jedoch nur mit geringer Kontrolle über die Filmparameter, wie z. B. Schicht- dicke. Zudem bereitet die gleichmäßige Beschichtung komplexer Körper Schwierigkeiten. Eine geziel- te Beschichtung einzelner Bereiche eines Substrates ist ebenfalls nicht möglich. Besonders im medi- zintechnischen Bereich sind die beiden letzten Punkte jedoch von hoher Bedeutung. Verfahren wie PVD (Physical Vapor Deposition) oder Ätzverfahren ermöglichen hingegen eine gute Kontrolle über die Filmbildung, sind jedoch komplex in der Durchführung und daher sehr kostenintensiv, oder für biologische Beschichtungen nicht anwendbar. Es ist daher das Ziel des präsentierten Ansatzes eine hochentwickelte und gleichzeitig einfach durchzuführende Methode zur Beschichtung von Oberflächen mit biologischen Filmen zu bieten.
Für nicht-biologische Beschichtungen (z. B. Autolacke) existiert das Verfahren der Autophorese, bei welchem filmbildende Partikel aus einer Dispersion direkt an der Oberfläche destabilisiert und in der Folge abgeschieden werden. Hierzu werden spezifische „Trigger“ an der Oberfläche gebildet, welche die Destabilisierung an exakt dieser spezifischen Stelle der Oberfläche induzieren. In der Durchfüh- rung entspricht es hingegen einem einfachen Tauchprozess. Es verbindet daher die Vorteile der Tauchlackierung mit hoher Spezifität bei der Filmbildung, ist jedoch auf biologische Filme nicht anwendbar.
In Abstraktion dieses Autophoreseprozesses wurde die dem Antrag zugrundeliegende und patentierte Methode entwickelt. Diese nutzt Enzyme als „Trigger" um biologische Partikel zu destabilisieren. Par- tikelabscheidung und die daraus folgende Filmbildung finden nur an den Bereichen des Substrates statt, welche enzymfunktionalisiert sind. Somit bietet der Prozess alle kombinierten Vorteile, welche auch der Autophoreseprozess besitzt, ermöglicht darüber hinausgehend jedoch die Bildung von biolo- gischen Filmen. Der Prozess wurde bereits mit dem System Casein / Chymosin untersucht, wobei Casein das filmbildende Partikel und das Enzym Chymosin der „Trigger" ist. Mit dieser Methode wur- den Caseinfilme mit unterschiedlichen Schichtdicken (20 nm - 1μm) hergestellt. Weiterhin wurden gezielt einzelne Bereiche eines einfachen Modellsubstrates mit Casein beschichtet.
