Kollagene, Lipide und Wasser

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

Wir untersuchen die Biomechanik der Kollagenfibrillen und der Bindegewebe auf der Nanometerskala. Unser Interesse gilt der räumlich und chemisch komplexen Struktur dieser natürlichen makromolekularen Materialien und den physikalisch-chemischen Grundlagen ihrer mechanischen Eigenschaften. Dafür setzten wir Rasterkraftmikroskopie und Computersimulationen ein. Synthetische Makromoleküle (Polymere) dienen uns dabei als chemisch und physikalisch wohldefinierte Modellsysteme.

Gemeinsam mit der Professur Struktur und Funktion kognitiver Systeme entwickeln wir eine multisensorische Schnittstelle, mit der die gemessenen nanomechanischen Eigenschaften einer Probe mit dem Tastsinn und anderen Sinnen des Menschen wahrgenommen werden können. Unsere Forschung ist grundlagenorientiert und interdisziplinär angelegt.