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Theoretische Physik und Computersimulationen ermöglichen Verständnis von funktionellen Polymeren für Medizin und Sensorik
Auf seinem Jahresempfang am 6. April 2016 verleiht das Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e. V. (IPF) erneut Preise für herausragende Graduierungsarbeiten. In diesem Jahr gehen beide Preise an junge Physiker, die unter der Betreuung von Herrn Professor Dr. Jens-Uwe Sommer (IPF und TU Dresden) am IPF zu Themen der Theorie der Polymere geforscht und ihre Dissertation bzw. Masterarbeit an der Technischen Universität Dresden eingereicht und verteidigt haben
Den Doktorandenpreis des Vereins zur Förderung des IPF erhält Herr Dr. Marco Werner für seine Dissertation “Interaction of polymers with self-assembled lipid blilayer membranes: Translocation and pore formation at balanced hydrophobicity“. Marco Werner beschäftigte sich mit der Frage, nach welchen Gesetzmäßigkeiten sich Polymermoleküle durch Lipid-Doppelschichten bewegen. Insbesondere wurde gezeigt, unter welchen Bedingungen Nanoteilchen und Polymerketten ohne energetischen Aufwand z.B. durch Zellmembranen transportiert werden. Diese Erkenntnisse könnten in Zukunft genutzt werden, um biologisch bzw. medizinisch aktive Substanzen wie Wirkstoffe oder Fremd-DNA in eine Zelle einzubringen oder aber um Nanoteilchen in Krebszellen einzuschleusen, die sich dann über magnetisches Aufheizen der Teilchen ganz gezielt zerstören ließen.
Das Bild illustriert den Transports eines Polymers (rosa) durch eine Lipid-Membran (dunkelblau und weiß) in Lösungsmittel (hellblau). Die Bildmitte zeigt die Moment-Aufnahme einer Computer-Simulation.
Marco Werner hat für seine Untersuchungen ein Simulationsmodell entwickelt, um die wesentlichen Zusammenhänge zwischen biologischen Membranen und penetrierender Substanz zu erforschen und die grundlegenden Einflussgrößen (Hydrophobie/Hydrophilie, Sequenz der Monomere in einer Polymerkette, Oberflächenstruktur der Nanoteilchen) zu identifizieren. Darüber hinaus wurde von ihm federführend der Simulationscode auf schnellen Grafikprozessoren implementiert und gemeinsam mit vier weiteren Doktoranden in ein neues Software-Paket überführt, das am Institut bereits für zahlreiche weitere Aufgabenstellungen auf dem Gebiet der Simulation genutzt wird (https://github.com/LeMonADE-project/LeMonADE).
Mit dem Professor-Franz-Brandstetter-Preis wird Herr Martin Wengen¬mayr für seine Masterarbeit „Computer simulations on dendrimers with modified terminal groups“ ausgezeichnet. Motiviert durch synthetische Arbeiten am Institut entwickelte Martin Wengenmayr ein mathematisches Modell für selbstorganisierte Strukturen in baumkronenartig verzweigten Polymermolekülen – so genannten Dendrimeren. Dieses Modell wurde von ihm ebenfalls mit Hilfe von Computersimulationen überprüft. Neben wichtigen Beiträgen zum grundlegenden Verständnis solcher Moleküle und der Selbstorganisation als Ergebnis der natürlichen Balance von hydrophilen und hydrophoben Kräften liefern seine Ergebnisse auch Ansätze für potenzielle Anwendungen solcher funktioneller Polymere. Bei den untersuchten hydrophoben Dendrimeren mit hydrophilen Ketten an den äußeren Endgruppen etwa ergeben sich Möglichkeiten zur reversiblen Schaltung von Oberflächeneigenschaften in Abhängigkeit von Umgebungsparametern wie Lösungsmittelqualität und Temperatur.
Das Bild zeigt die reversible Schaltung unimolekularer Mizellenstrukturen in einem hydrophoben Dendrimer (blau) funktionalisiert mit hydrophilenlinearen Polymerketten (gelb) im Vordergrund. Die Hintergrundfarben deuten die Umgebungstemperatur an: rot für hohe Temperaturen, blau für niedrige Temperaturen. Die Struktur im Hintergrund visualisiert die verwendete gitter-basierte Simulationsmethode: das Bindungs Fluktuations Modell.
Die Preisverleihungen finden am 6. April 2017 ab 16.45 Uhr im Rahmen des Jahresempfangs des IPF statt (Hohe Straße 6, 01069 Dresden-Südvorstadt, Konferenzsaal).
Fachlicher Direktkontakt:
Prof. Dr. Jens-Uwe Sommer
sommer@ipfdd.de
Tel.: 0351 4658-750
Doktorandenpreis
Source: Marco Werner
Professor-Franz-Brandstetter-Preis
Source: Martin Wengenmayr
Criteria of this press release:
Journalists, Scientists and scholars
Physics / astronomy
transregional, national
Personnel announcements
German
Doktorandenpreis
Source: Marco Werner
Professor-Franz-Brandstetter-Preis
Source: Martin Wengenmayr
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