Ahlers, Michael (2013) Electrochemical and spectroscopic analysis of collagen films and lipid bilayers on biomaterial surfaces. PhD, Universität Oldenburg.

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Abstract

One crucial step towards biointegration of an implant material into the human body is the adsorption of proteins. This thesis aims at the development of a stable and relatively simple system to model the native protein film on a biomaterial surface under the influence of electric fields. Collagen was chosen as the adsorbing protein and gold as the substrate material. Capacitance measurements, polarization modulation infrared reflection absorption spectroscopy (PM-IRRAS), surface plasmon resonance spectroscopy (SPR) and ellipsometry are employed to analyze the stability and structure of adsorbed collagen films. The adsorbed collagen films are stable in contact with air and in contact with an electrolyte solution. The thermal stability of the collagen molecules is strongly enhanced when adsorbed on a gold surface. A potential-dependent incorporation of the electrolyte solution into the adsorbed collagen film is observed. As enhancements of the model system, other substrate materials like Ti or TiOxCy are introduced and compared to the gold substrates. The transfer of a DMPC lipid bilayer onto the collagen covered gold surface to simulate the adhesion of a cell membrane is another tested extension of the model system.

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Elektrochemische und spektroskopische Analyse von Kollagenfilmen und Lipiddoppelschichten auf Biomaterialoberflächen

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Ein wichtiger Reaktionsschritt in Richtung Biointegration eines Implantatmaterials ist die Adsorption von Proteinen. Ziel dieser Doktorarbeit ist die Entwicklung eines stabilen und relativ einfachen Modellsystems für den nativen Proteinfilm auf einer Biomaterialoberfläche unter dem Einfluß elektrischer Felder. Kollagen wurde als das adsorbierende Protein und Gold als das Substratmaterial ausgewählt. Kapazitätsmessungen, Polarisations Modulation Infrarot Reflektions-Absorptions-spektroskopie (PM-IRRAS), Oberflächen Plasmonen Resonanzspektroskopie (SPR) und Ellipsometrie wurden verwendet um die Stabilität und Struktur adsorbierter Kollagenfilme zu analysieren. Die adsorbierten Kollagenfilme sind in Kotakt mit Luft und Elektrolytlösungen stabil. Die thermische Stabilität der Kollagenmoleküle ist nach der Adsorption stark erhöht. In Abhängigkeit von dem angelegten Potential ändert sich der Gehalt der Elektrolytlösung im Kollagenfilm. Zur Verbesserung des Modellsystems werden andere Substratmaterialien wie Titania und TiOxCy eingeführt und mit Goldoberflächen verglichen. Zusätzlich werden DMPC Doppelschichten auf die adsorbierten Kollagenfilme übertragen um die Adhäsion von Zellmembranen zu simulieren.

Item Type:	Thesis (PhD)
Uncontrolled Keywords:	Kollagen, Biomaterial, Infrarot-Reflexions-Absorptions-Spektroskopie, Elektrochemie
Subjects:	Science and mathematics > Chemistry
Divisions:	Faculty of Mathematics and Science > Department of Chemistry (IfC)
Date Deposited:	10 Apr 2013 08:17
Last Modified:	10 Apr 2013 13:19
URI:	https://oops.uni-oldenburg.de/id/eprint/1459
URN:	urn:nbn:de:gbv:715-oops-15400
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