Physik der Moleküle des Lebens

Kollagene, Lipide und Wasser

Kollagene sind langkettige Proteine aus mehreren tausend Aminosäuren. Sie sind ein Hauptbestandteil der Bindegewebe der Wirbeltiere und bewirken ihre mechanische Festigkeit. Die häufigste Art ist das Typ I Kollagen, das Fibrillen mit 30 bis 300 nm Durchmesser und einer periodischen Struktur mit einer Gitterkonstante von 67 nm entlang der Fibrillenachse bildet. Die Menge und Verteilung von Wassermolekülen, Lipiden (Fetten) und molekularen Quervernetzungen zwischen den Kollagenmolekülen bestimmen maßgeblich die mechanischen Eigenschaften der Kollagenfibrillen.

Wir untersuchen die Biomechanik von Kollagenfibrillen und Bindegeweben auf der Nanometerskala. Wir interessieren uns für die räumlich und chemisch komplexe Struktur dieser natürlichen makromolekularen Materialien und für die physikalisch-chemischen Grundlagen ihrer mechanischen Eigenschaften. Dazu setzen wir Rasterkraftmikroskopie und Computersimulationen ein. Synthetische Makromoleküle (Polymere) dienen uns als chemisch und physikalisch gut definierte Modellsysteme.

In Zusammenarbeit mit der Professur Struktur und Funktion kognitiver Systeme entwickeln wir ein multisensorisches Display, mit dem die gemessenen nanomechanischen Eigenschaften einer Probe mit dem Tastsinn und anderen menschlichen Sinnen wahrgenommen werden können. Unsere Forschung ist grundlagenorientiert und interdisziplinär angelegt.

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