Elektrochemisch aktivierte Antifouling-Oberflächen

Die Kontrolle von Bewuchs auf Oberflächen ist für viele technische Anwendungen von zentraler Bedeutung. Besiedelung von Membranen, Rohren, Sensoren, Aquakulturkäfigen, Schiffsrümpfen und Implantaten beeinträchtigt deren Funktion und die Reinigung ist arbeits- und kostenintensiv. Die klassischen Ansätze zur Vermeidung von Besiedlung sind entweder Beschichtungen, die giftige Stoffe kontinuierlich freisetzen, oder haftvermindernde Beschichtungen, durch die z.B. schnell fahrende Schiffe die Strömung des Wassers nutzen, um durch Scherkräfte den Bewuchs mechanisch abzulösen. In diesem Projekt sollen elektrochemische Verfahren zur Vermeidung von Bewuchs erforscht werden. Ziel ist es, die Charakterisierung der elektrochemischen Prozesse an den Grenzflächen und den quantitative Nachweis oxidativer Spezies mit der inhibierenden Wirkung gegenüber Biofilmbildnern und dem Einfluss auf ihren Metabolismus zu korrelieren. Da vor allem der periodische Wechsel zwischen anodischen und kathodischen Potentialen Biofilmbildung inhibiert, sollen elektrochemische Charakterisierungsmethoden die Vorgänge an den Grenzflächen bei verschiedenen Pulsstrukturen und Potentialen aufklären. Mittels Kompetitionsexperimenten und in-situ Spektroskopie werden elektrochemisch gebildete, reaktive Spezies identifiziert, die für die Antifoulingwirkung verantwortlich sind. Die Wirkung der unterschiedlichen Pulszyklen auf Biofilmbildner wird mittels Adhäsionstests (Bakterien, Diatomeen) charakterisiert. Darüberhinaus wird der Einfluss der elektrochemisch aktivierten Umgebung auf den physiologischen Zustand der Biofilmbildner (Stressantwort) mittels Antikörpermethoden und Massenspektroskopie analysiert. Insbesondere die mas-senspektrometrische Metabolomanalyse soll hier als noch junges Verfahren angewendet werden und die Stressantwort charakterisieren. Aus den Experimenten wird ein systematisches Verständnis über die elektrochemischen Oberflächenvorgänge und der daraus resultierenden biologischen Wirkung hervorgehen. Mit diesen Erkenntnissen kann eine wissensbasierte Entwicklung elektrochemischer Antifoulingansätze etabliert werden.

Antragsteller

Ruhr-Universität Bochum: Prof. Dr. Axel Rosenhahn (Analytische Chemie – Biogrenzflächen), Prof. Dr. Wolfgang Schuhmann (Analytische Chemie, Elektroanalytik & Sensorik)

Universität Duisburg-Essen: Prof. Dr. Oliver J. Schmitz (Fakultät für Chemie, Angewandte Analytische Chemie), Prof. Dr. Torsten Schmidt (Fakultät für Chemie, Lehrstuhl für Instrumentelle Analytische Chemie)

Förderlinie: Projektförderung
Fördermittel: 295.140,00 Euro
Laufzeit 01.10.2015-30.09.2018

Ansprechpartner

Prof. Dr. Axel Rosenhahn
Ruhr-Universität Bochum
Analytische Chemie – Biogrenzflächen
Universitätsstr. 150
44801 Bochum

Telefon: 0234/3224200
axel.rosenhahn(at)rub(dot)de