Abbau und Besiedlung von Kunststoffen

Wir untersuchen mit Hilfe von Fluoreszenzkorrelationsspektroskopie (FCS) und rheologischer Methoden die Biofilmbildung auf Polymeroberflächen. Biofilme sind mikrobielle Lebensgemeinschaften von Bakterien bzw. Pilzen. Biofilme kommen fast überall vor. Man findet sie in natürlichen Umgebungen, wie Böden und Ablagerungen, auf und in Tieren und Pflanzen jedoch auch auf künstlichen Oberflächen, wie Wasserspeichern oder -leitungen, medizinischen Geräten und Produkten, auf Gefäßen und Leitungen in der Lebensmittelverarbeitung, etc. Biofilme spielen eine wichtige Rolle z.B. im globalen Sauerstoff- und Kohlenstoffzyklus, in der Selbstreinigung von Gewässern und der Zersetzung von Abfällen. Sie können jedoch auch schädliche Auswirkungen haben, wie z.B. ernsthafte Infektionen, wenn medizinische Geräte oder Produkte, wie Implantate, besiedelt werden. Die Methode der FCS basiert auf einem konfokalen Mikroskop. Anregungslicht wird mittels eines Objektivs auf die Probe fokussiert und regt in dieser fluoreszenzmarkierte Teilchen zur Fluoreszenz an, die aufgrund ihrer Dynamik aus dem Fokus hinein- und herauslaufen. Dies führt zu Intensitätsfluktuationen des emittierten Fluoreszenzlichts, welche in einem Photonendetektor detektiert werden. Analog zur dynamischen Lichtstreuung wird aus den Intensitätsfluktuationen die Autokorrelationsfunktion berechnet, welche Information über die Natur der Dynamik und Wechselwirkung mit der Oberfläche der markierten Teilchen enthält. Mittels FCS untersuchen wir insitu die Kolonisation von Kunststoffoberflächen mit Anwendungen im Bereich der Medizin (z.B. Implantate) sowie die Rolle der Biofilmbildung bei der Degradation von (beschichteten) Biopolymeren auf molekularer Basis. Diese insitu Messungen u.a. an Reinkulturen von Mikroorganismen sollen dazu beitragen die Rolle der einzelnen Biosystembestandteile bei der Besiedlung der Oberfläche und die zugrundeliegenden Wechselwirkungen in Abhängigkeit von Umgebungsfaktoren, wie z.B. Temperatur, zu identifizieren.