Das Projekt "From architecture to function: Elucidating the formation and structure of soil microaggregates - a key to understand organic carbon turnover in soils? - Archfunk; Elucidating the role of surface topography and properties for the formation and stability of soil nano- and micro-aggregates by atomic force microscopy" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Friedrich-Schiller-Universität Jena, Institut für Geowissenschaften.Formation and stability of soil micro-aggregates depend on the forces which are acting between the individual building blocks and in consequence on type, size and properties of the respective adjacent surfaces. While the interaction forces are the result of the superposition of short-range chemical forces and long-range van-der-Waals, electrostatic, magnetic dipole and capillary forces, the total contact surface is a function of the size, primary shape, roughness and larger-scale irregularities. By employ-ing atomic force microscopy (AFM), we will explore the role of topography, adhesion, elasticity and hardness for the formation of soil micro-aggregates and their stability against external stress. Special consideration will be put on the role of extracellular polymeric substances as glue between mineral particles and as a substance causing significant surface alteration. The objectives are to (i) identify and quantify the surface properties which control the stability of aggregates, (ii) to explain their for-mation and stability by the analysis of the interaction forces and contacting surface topography, and (iii) to link these results to the chemical information obtained by the bundle partners. Due to the spatial resolution available by AFM, we will provide information on the nano- to the (sub-)micron scale on tip-surface interactions as well as 'chemical' forces employing functionalized tips. Our mapping strategy is based on a hierarchic image acquisition approach which comprises the analysis of regions-of-interest of progressively smaller scales. Using classical and spatial statistics, the surface properties will be evaluated and the spatial patterns will be achieved. Spatial correlation will be used to match the AFM data with the chemical data obtained by the consortium. Upscaling is intended based on mathe-matical coarse graining approaches.
Das Projekt "Oberflächen und Grenzflächen in Pflanzen: Lignin, Suberin und Cutin" wird/wurde gefördert durch: Fonds zur Förderung der Wissenschaftlichen Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität für Bodenkultur Wien, Institut für Holztechnologie und Nachwachsende Rohstoffe.Beim Übergang der Pflanzen vom Wasser- zum Landleben haben komplexe phenolische Verbindungen (Lignin) und natürliche Polyester (Cutin, Suberin) eine wichtige Rolle gespielt indem sie neue Grenzflächen und Oberflächen mit hydrobisierenden Eigenschaften ermöglichten. Die Einlagerung von Lignin zwischen den Cellulose Mikrofibrillen und Hemicellulosen war wesentlich für die Entwicklung funktionsfähiger Leitbahnen (Xylem) und die mechanische Festigkeit. An den Grenzflächen zur Luft musste der Wasserverlust minimiert werden, was durch die Einlagerung von Cutin (Blätter) und Suberin (Stamm, Wurzel) erreicht wurde. Auch wenn Basiswissen über die drei Polymere vorhanden ist, macht sie ihre große Variabilität sowohl im Vorkommen als auch in ihrer Zusammensetzung und offene Fragen bezüglich der Polymerisation zu den am wenigsten verstandenen pflanzlichen Polymeren. Durch die Adaptionen um in den sehr vielfältigen Lebensräumen zu überleben entwickelten sich verschiedenartigste Erscheinungsformen, die hoch spezialisierte Gewebe erfordern um damit unterschiedliche Eigenschaften und Funktionen zu erfüllen. Das wird erreicht durch eine sich ändernde Zusammensetzung und Struktur auf den verschieden hierarchischen Ebenen (mm-ìm-nm) und es gibt immer noch eine große Wissenslücke bezüglich Verteilung der Polymere und Struktur auf Mikro- und Nanoebene. Wir werden diese Lücke durch die Anwendung von Raman Imaging und Rasterkraftmikroskopie (AFM) füllen. Raman Imaging ermöglicht die chemische Zusammensetzung auf Mikroebene zu verfolgen und AFM ergänzt durch die Aufklärung von Nanostruktur und -mechanik. Jedes Raman-Image basiert auf Tausenden von Spektren, wovon jedes ein molekularer Fingerabdruck der Zellwand auf Mikroebene ist. Derzeit gelingt es nur einen Teil der chemischen und strukturellen Informationen die in der Raman-Signatur stecken, zu extrahieren. Durch mehr Wissen über die Raman-Spektren der Pflanzen und ihrer Komponenten und neue Ansätze der multivariater Datenanalyse wollen wir mehr Informationen zugänglich machen. Um auf Nano-Ebene die chemische Zusammensetzung von kleinsten Oberflächen und Grenzflächen zu entschlüsseln, werden wir Tip-enhanced Raman-Spektroskopie (TERS) anwenden. Mit diesen anspruchsvollen in-situ Ansätze werden wir 1) die Lignifizierung innerhalb der nativen Zellwand verfolgen und ungelöste Fragen rund um die Lignin Polymerisation angehen 2) die Chemie und Struktur der Tracheiden und Gefäßwände auf Mikro-und Nano-Ebene und etwaige Auswirkungen auf die hydraulischen und mechanischen Eigenschaften aufklären 3) die Mikrochemie und Nanostruktur von Cuticula und Periderm und ihren Einfluss auf die Barriereeigenschaften entschlüsseln und 4) beantworten ob Trockenstress sich auch auf der Mikroebene und Nanoebene widerspiegelt. Neue Einblicke in die Variabilität, Verteilung und Zusammensetzung der Pflanzenpolymere und den Einfluss von Trockenstress werden gewonnen und wichtige Struktur-Funktions-Beziehungen aufgeklärt. usw.
Das Projekt "Teilprojekt K^Allianz: TeFuProt 'Technofunktionelle Proteine'^Teilprojekt C^Teilprojekt F^Teilprojekt I, Teilprojekt M" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Hochschule München, Fakultät für angewandte Naturwissenschaften und Mechatronik - FK 06.Ziel ist es, den Allianzpartnern mit der Rasterkraftmikroskopie Strukturdaten der im Projekt untersuchten Proteine und Proteinmodifikate zur Verfügung zu stellen. Auf der Basis der bei den Projektpartnern durchgeführten Funktions- und Anwendungstests werden dann gezielt Struktur-Funktionsbeziehungen abgeleitet, die in die weiteren Optimierungsarbeiten einbezogen werden. Mit Hilfe der Kraftspektroskopie werden die Adhäsionskräfte der Proteine untereinander und an diverse technisch relevante Oberflächen in Abhängigkeit von den Lösungsmittelparametern quantitativ bestimmt, um funktionelle Eigenschaften der Proteine beispielsweise für den Einsatz in Lacken und Klebstoffen auf der molekularen Ebene zu ermitteln. Insbesondere soll untersucht werden, inwieweit sich mit Hilfe von Änderungen des pH Werts, der Ionenkonzentration oder der Polarität des Lösungsmittels oder mittels Modifikationen am Protein das Adhäsionsverhalten gezielt beeinflussen und für eine gewünschte technische Anwendung optimieren lässt. Teilschritte: Voruntersuchungen an vorhandenen Proteinmodifikaten; Immobilisierung hochreiner Modifikate; Strukturaufklärung an hochreinen Proteinmodifikaten; Ankopplung ausgewählter Proteinmodifikate an die Kraftmikroskopspitze; Bestimmung der Adhäsionskräfte ausgewählter Modifikate; Ableiten von Struktur-Funktionsbeziehungen; Korrelation der Adhäsion mit Struktur- und Funktionsdaten.
Das Projekt "CarboLifeCycle - Materialeigenschaften, Freisetzung und Verhalten in der Umwelt von CNT-Materialien, CarboLifeCycle - Materialeigenschaften, Freisetzung und Verhalten in der Umwelt von CNT-Materialien" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), Abteilung 6 Materialschutz und Oberflächentechnik, Fachgruppe 6.5 Polymere in Life Science und Nanotechnologie.
Das Projekt "NanoCare - Gesundheitsrelevante Aspekte synthetischer Nanopartikel: Schaffung einer allgemeinen Informations- und Wissensbasis als Grundlage für eine innovative Materialforschung^Verbundprojekt: Bestimmung der Staubungskennzahl Messungen der einatembaren, der alveolengängigen und der ultrafeinen Anteile des durch Schüttvorgänge freigesetzten Staubes an nanoskaligen Materialien^Verbundprojekt: Biologisches Screening und Monitoring der potentiellen Lungengefährlichkeit von Emissionen aus der Nanotechnologie. Etablierung und Standardisierung eines in vitro-Testverfahren^NanoCare - Gesundheitsrelevante Aspekte synthetischer Nanopartikel: Schaffung einer allgemeinen Informations- und Wissensbasis als Grundlage für eine innovative Materialforschung^Verbundprojekt: Aufnahme von Nanopartikeln durch die Blut-Luft-Schranke - Evaluierung und Optimierung von in vitro Modellen auf der Basis humaner Alveolar- und Bronchialepithelzellen^NanoCare - Gesundheitsrelevante Aspekte synthetischer Nanopartikel: Schaffung einer allgemeinen Informations- und Wissensbasis als Grundlage für eine innovative Materialforschung, Teilvorhaben: Charakterisierung und Quantifizierung der Wechselwirkungen zwischen einzelnen Nanopartikeln und Zellen" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Bielefeld, Lehrstuhl für Experimentelle Biophysik und Angewandte Nanowissenschaften.Ziel ist die quantitative Charakterisierung von Nanopartikel(N)-Zell-, sowie NP-NP-Wechselwirkungen mittels der nanobiophysikalischen Technik Rasterkraftmikroskopie (AFM) und Kraftspektroskopie. Dabei stehen das Wechselwirkungsverhalten und die Wirkungen einzelnen Nanopartikel im Vordergrund. Aus den Daten sollen grundlegende Erkenntnisse zum Mechanismus und der Art der Wechselwirkung gewonnen werden. Immobilisierung der NP und Zellen an Kraftsensoren, Oberflächen und Beads. AFM-Abbildungen von NP und NP-beladenen Zellen. Kraftspektroskopie zur NP-Zell WW und NP-NP-WW an einem ausgewählten Modellsystem, proof of principle. Anwendung der entwickelten AFM- und Kraftspektroskopiemethoden an den von den beteiligten Partnern ausgewählten Testsystemen, systematische Messserien unter definierten Umgebungsbedingungen. Ausweitung der vorhandenen Kompetenz der Uni Bielefeld im Gebiet der Nanobiophysik auf das Themenfeld der NP. Die Forschungsergebnisse sollen in internationalen Zeitschriften publiziert und auf Konferenzen vorgestellt werden. Einbeziehung des Projekts in den Lehrbetrieb der Universität; Vergabe von Diplom-, BA- und Masterarbeiten im Rahmen des Projekts.