English Title: Biofunctionalisation of gold nanostructures with plasma fibronectin

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Abstract

Im Rahmen dieser Arbeit wird das Fibronektin (Fn) Dimer (welches im Blut vorkommt und zur Fibrillenbildung fähig ist) oder Monomer (welches nach der Reduktion von Dimeren erhalten wird) an unterschiedlich dicht verteilte und circa 7 nm große Gold-Nanopartikel auf Oberflächen gebunden. Die Herstellung dieser Oberflächen erfolgt mittels Diblockcopolymer-Mizellen-Nanolithographie (engl.: block copolymer micelle lithography (BCML)). Eine Herausforderung ist hierbei die effiziente und reproduzierbare Anbindung einzelner, unmodifizierter Fn Dimere oder Monomere an einzelne Gold-Nanopartikel auf Oberflächen sowie deren Charakterisierung. Hierfür wird die Effizienz a) einer direkten Anbindungsstrategie, bei der das Molekül statistisch orientiert an Gold-Nanopartikel gebunden wird, und b) einer indirekten Anbindungsstrategie, bei der das Molekül gerichtet orientiert über einen Linker an Gold-Nanopartikel gebunden wird, mittels der Schwingquarzmikrowaage mit Bestimmung des Dissipationsfaktors (engl. quartz crystal microbalance with dissipation (QCM-D)), einer Kombination von QCM-D und Reflektometrie, Fluoreszenzmikroskopie, Rasterelektronenmikroskopie (REM), Transmissions-elektronenmikroskopie (TEM) und Rasterkraftmikroskopie (engl. atomic force microscope (AFM)) untersucht. Ein Vergleich der Hydrophilie von Oberflächen untereinander geschieht hier mit Hilfe der statischen Kontaktwinkelmessung.

Translation of abstract (English)

Within the framework of this thesis, fibronectin (Fn) molecules as dimers (the cell-secreted state of Fn) or monomers (obtained after Fn reduction) are bound to 7 nm gold nanoparticles which are organized on surfaces in nanoarrays with different inter-particle distances. The fabrication of such nanoarrays is carried out by block copolymer micelle nanolithography (BCML). The challenge here is to efficiently and reproducibly bind single, sequence-unmodified Fn dimers or monomers to single gold nanoparticles. Two binding strategies are studied: i) direct binding of Fn to the gold nanoparticles, which resulted in a statistical orientation of Fn on the nanoparticles, and ii) indirect binding of Fn to the gold nanoparticles via a linker, which resulted in directed orientation of Fn on the nanoparticles. A general protocol for binding Fn molecules to the nanostructured and passivated surfaces was established (elaborated). The hydrophilicity of and binding efficiency on these surfaces in each case is characterized. Static contact angle measurements confirm that all surfaces used in this thesis were hydrophilic and comparable for all experiments. The tools and methods used to investigate the binding efficiency are a quartz crystal microbalance with dissipation (QCM-D), reflectometry, fluorescence microscopy, scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM) and atomic force microscopy (AFM).