Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät

Institut für Biowissenschaften

Fachgebiet: Lehrstuhl für Biophysik

Betreuer: Prof. Dr. Jan Gimsa



Thomas weihe
(e-mail: thomas.weihe@uni-rostock.de )

Charakterisierung ausgewählter molekularer und zellulärer Mechanismen an der artifiziellen Oberfläche

Die Zellanheftung auf artifiziellen Oberflächen basiert auf einer schrittweisen Abfolge der Anlagerung von Biomolekülen zur Vorbereitung einer Zell-Oberflächen-Schnittstelle. Die sich in der Folge ausbildende Schnittstelle wurde in der vorliegenden Arbeit eingehender untersucht. Zelle und Oberfläche erfahren wegen ihrer im Allgemeinen gleichnamigen Ladungen bei gegenseitiger Annäherung eine Abstoßung durch die elektrochemische Doppelschicht. Das in biologischen Systemen ubiquitär vorkommende Spermidin war in der Lage, eine Attraktion zwischen der Zelle und der Oberfläche zu generieren. Der zugrundeliegende Mechanismus konnte kraftspektroskopisch charakterisiert werden und anhand einer Fitgleichung theoretisch beschrieben werden. So konnte erstmals die Abhängigkeit der Ionenkondensation und Ionenkorellation von der Ionenladung mit einem organischen Ion gezeigt werden. Das EZM-Protein Fibronektin (FN) vermittelt durch eine hochspezifische Bindungsstelle die initiale Zelladhäsion, deren Affinität über eine Teilentfaltung reguliert wird. FN erfährt durch die Interaktion mit Heparin eine Destabilisierung, die mittels Single Molecule-Force Spectroscopy (SMFS) charakterisiert wurde. Die Heparinwirkung eröffnete eine neuartige Interpretation der strukturellen Eigenschaften des FNs und ihrer Rolle bei der Zelladhäsion. Mittels Single-Cell Force Spectroscopy (SCFS) wurde das mechanische Verhalten und der Grad der Adhäsivität muriner Fibroblasten auf unterschiedlichen Oberflächen untersucht. Fibroblasten zeigten unabhängig von der Beschaffenheit der Oberfläche ein konstantes mechanisches Verhalten. Die Adhäsionsstärke variierte auf den unterschiedlichen Materialen. Sämtliche untersuchten Materialen waren trotz statistisch signifikant unterschiedlicher Adhäsionsstärken biokompatibel.