Physiko-chemische Analyse

Charakteristisch für Grenzflächen ist, dass mindestens zwei Phasen interagieren. Die physikochemische Grenzflächenanalytik ist dabei eine wichtige Methode, um Prozesse an einer Grenzfläche zu verstehen und bei Bedarf gezielt zu beeinflussen. Zwei Parameter sind für die Analyse interessant: die Oberflächenenergie und die Oberflächenladung. Analysiert werden immer alle Interaktionspartner, also die (Material-)Oberfläche und die biologischen Komponenten (Zellen, Bakterien, Proteine).

Die Eigenschaften der Oberflächenenergie (aller interagierenden Phasen) bestimmen über die Art und Stärke der Kräfte, die zwischen den Phasen wirken. Die Oberflächenenergie selbst wird durch physikalische Grenzflächenmodelle berechnet, die dafür notwendigen Parameter durch dynamische Kontaktwinkelmessungen und durch die Tensiometrie bestimmt. Experimentell werden an den Oberflächen Grenzflächenspannungen, Fortschreite- und Rückzugswinkel verschiedener Messflüssigkeiten, die Bewertung der Sedimentation und Penetration, Adhäsion und Oberflächendruck gemessen.

Die Oberflächenladung der interagierenden Partner bestimmt über die Stärke der Anziehung bzw. Abstoßung. Technisch wird die sie durch die Zetapotentialmessung analysiert. Die Analyse ist sowohl an kleinen Partikeln im Nanometerbereich als auch an großen flächigen Komponenten möglich. Besonders wichtig ist die Analyse der Oberflächenenergie und -ladung bei der Konzipierung von bioaktiven Oberflächenmodifikationen.