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Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit : 2022-11-01 - 2026-10-31

Forschungskontext / Theoretischer Rahmen Die Kontrolle und das Verständnis der Adhäsion von Zellen auf künstlichen Oberflächen ist nach wie vor ein wichtiges Thema in den Material- und Biowissenschaften. In dieser Hinsicht scheint die Kombination von Top-down- (Kontaktdruck) und Bottom-up-Ansätzen (ATRP-Polymerisation + schichtweise Adsorption von Polyelektrolyten und Proteinen) eine vielversprechende Strategie für das Design und die Herstellung von zellattraktiven Oberflächen zu sein. Interessanterweise ermöglicht diese Methodik den Übergang von 2D- zu 3D-ähnlichen hierarchischen Strukturen mit hybriden Inhalten (Nischen), die eine spätere Zellanhaftung auf der Oberseite beeinflussen, indem sie die spezifischen Bindungsstellen (RGD-, IKVAV-Anteile) gegenüber den Zielmembranrezeptoren (z. B. Integrine, CD44) besser freilegen. Der ergänzende Einsatz der Rasterkraftmikroskopie (AFM) mit einer lebenden Zelle als Sonde zusammen mit der Quarzkristallmikrowaage mit Dissipation (QCM-D) wird eine frühzeitige Analyse und Quantifizierung dieser Zell-Substrat-Wechselwirkungen auf der Nanoskala ermöglichen. Hypothesen/Forschungsfragen/Zielsetzungen Die Haupthypothesen des Projekts sind die folgenden: i) Die Kombination von substratverankerten Polymerbürsten und schichtweise aufgebrachten Polyelektrolytketten führt zu weichen 3D-Nischen für eine verbesserte Adsorption von ECM-Proteinen. Die Umwandlung von 2D-Grenzflächen in 3D-ähnliche Architekturen wird wiederum die Zellanhaftung und die Zellproliferation verbessern, was sich insbesondere auf die Zellmorphologie und die Anzahl der gebildeten Zell-Substrat-Verbindungen auswirkt. ii) Die Anwendung von Contact-Printing-Techniken vor dem Aufpfropfen der Bürsten ermöglicht die Herstellung von lokalisierten individuellen 3D-Anhaftungspunkten. Die lokale Anwesenheit spezifischer Moleküle beeinflusst die Zell-Substrat-Affinität, was sich letztendlich auf die Zellmorphologie und die Bildung einer unterschiedlichen Anzahl von Zell-Oberflächen-Kontakten auswirkt. iii) Die Technik der Einzelzell-Sonden-Kraftspektroskopie (SCPFS) ist empfindlich genug, um frühe Anheftungsereignisse bei Zell-Substrat-Kontakten zu identifizieren. Durch die Verwendung einer lebenden Zelle als Eindrücksonde können Vorgänge auf der Nano- und Mikroskala bestimmt werden. Ansatz / Methoden Die folgenden Methoden werden zur Untersuchung der Substratvorbereitung und des Zelladhäsionsverhaltens eingesetzt: Rasterkraftmikroskopie (AFM) im SCPFS-Modus, (konfokale) Fluoreszenzmikroskopie, Quarzkristallmikrowaage mit Dissipation (QCMD), Rasterelektronenmikroskopie (SEM) und Zellkulturprotokolle.
Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit : 2022-08-01 - 2024-04-30

Nanomaterialien und andere innovative Materialien (Advanced Materials) bieten interessante Anwendungsmöglichkeiten und Funktionen. Sie werden daher verstärkt in neuen Produkten und in vielen Branchen verwendet. Allerdings müssen auch die möglichen unerwünschten Folgen sorgfältig erforscht und bewertet werden. Das Begleitprojekt zu NanoTrust-Advanced untersucht sicherheits- und risikorelevanten Aspekte von Nanomaterialien und Advanced Materials, welche regelmäßig in den etablierten NanoTrust-Dossiers veröffentlicht werden und in die nationale Nanoinformationskommission des Gesundheitsministeriums, die Arbeitsgruppe Nano-Arbeitnehmerschutz der AUVA oder die Standardisierungsgruppe „Nanotechnologie“ des Österreichischen Normungsinstituts eingebracht werden. Der inter- und transdisziplinäre Wissens- und Erfahrungsaustausch, der hier auf vielen Ebenen und in zahlreichen Gremien stattfindet, trägt somit zur sicheren und nachhaltigen Entwicklung dieser neuen Materialien bei.
Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit : 2021-08-01 - 2022-07-31

Quantenpunkte (QD) sind Hochleistungsmaterialien für Anwendungen mit optischer Umwandlung, wie z. B. farberzeugende Schichten in Displays. Die nächste Generation der Displays und anderen optoelektronischen Geräten die Formulierung von Quantenpunkten mit hohem Volumenanteil in organischen Flüssigkeiten, die zB auf LEDs in LCD- und mikro-LED-Displays gedruckt werden können. Solche Quantenpunkt-Tinten sind noch nicht auf dem Markt und stellen für Perowskit QDs (PQD) eine besondere Herausforderung dar, da sie instabil sind, eine uneinheitliche Größe aufweisen und im Rohzustand nicht mit organischen Matrizen kompatibel sind. BrightComSol hat Pionierarbeit bei molekularen Oberflächenbeschichtungen und Produktionsmethoden zur Formulierung von PQDs in hochviskosen Polymerkunststoffsystemen mit hohen Volumenanteilen geleistet. Wir werden auf dieser Technologie aufzubauen, um eine Oberflächenbeschichtung und eine Synthesemethode zu entwickeln, die es ermöglicht, PQDs in typischen Tintenformulierungen zu dispergieren. Durch eine Kombination aus Größenänderung der PQDs in Gegenwart solcher Liganden und Optimierung der Liganden werden wir Formulierungen von PQDs realisieren, die für den Druck langfristig kolloidal stabil sind. Unsere neuen Liganden und Formulierungen werden dichte Schalen um die kleinen PQDs erzeugen. Ein Teil der Schale stabilisiert die PQD-Oberfläche und Kristallstruktur, der andere Teil sorgt für die Kompatibilität mit der Flüssigkeit der Tinte. Wir werden die Dispersionen charakterisieren, von den Eigenschaften der as-synthetisierten PQDs über die kolloidale Stabilität bis hin zu den optischen Eigenschaften der Tintendispersionen. Unsere akademischen Partner an der BOKU werden uns bei der Auswahl und Synthese neuartiger Liganden unterstützen, die die Stabilität der PQDs und PQD-Dispersionen aufgrund ihrer molekularen Architektur und physikochemischen Eigenschaften optimieren.

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