Proteine auf medizinischen und technischen Substraten

Biomoleküle finden sich in praktisch allen nichtsterilen wässrigen Umgebungen. Ihre Adsorption an feste Oberflächen ist der erste Schritt, bevor Zellen, beispielsweise Bakterien, sie besiedeln und sich ein Biofilm bildet. Insbesondere im medizinischen Bereich spielen bei dieser Primäradsorption Proteine eine herausragende Rolle. Prinzipiell können Proteinfilme je nach Milieu aus über hundert verschiedenen Proteinen bestehen, die weder gleichzeitig mit der Oberfläche wechselwirken noch sich räumlich homogen verteilen müssen. Um den molekularen Mechanismen der Wechselwirkung auf die Spur zu kommen, ist deshalb eine dreidimensional und molekular aufgelöste Analyse der Proteine notwendig. Hierfür existieren noch keine Methoden, so dass man sich dem Problem nur schrittweise und oft nur über Modellsysteme nähern kann.

Proteinadsorption ist aus thermodynamischer Sicht ein System, bei dem sich ein Adsorptionsgleichgewicht einstellt und das dabei ein Minimum der Gibbsenergie anstrebt, also bei gegebener Temperatur ein Minimum an Enthalpie bei gleichzeitig maximaler Entropie. Man unterscheidet deshalb oft enthalpisch und entropisch getriebene Adsorption.¹,² B

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