@phdthesis{Nikolov2004, author = {Nikolov, Vesselin Kirolov}, title = {Model membranes grafted with long polymers}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-0001409}, school = {Universit{\"a}t Potsdam}, year = {2004}, abstract = {Wir untersuchen, welchen Einfluss die Verankerung von langen, hydrophilen Polymeren in Lipidmembranen auf deren elastische Eigenschaften aus{\"u}bt. Theoretisch werden zwei Grenzbereiche f{\"u}r die spontane Kr{\"u}mmung der Membran erwartet: i) bei kleinen Oberfl{\"a}chenkonzentrationen des Polymers (Pilzgebiet) sollte die spontane Kr{\"u}mmung linear von der Oberfl{\"a}chendichte des verankerten Polymers abh{\"a}ngen; ii) bei hoher Bedeckung (B{\"u}rstengebiet) sollte die Abh{\"a}ngigkeit quadratisch sein. Wir versuchen, Vorhersagen f{\"u}r das B{\"u}rstengebiet zu pr{\"u}fen, indem wir die morphologischen Ver{\"a}nderungen beobachten, die bei Riesen (Giant)- Vesikeln hervorgerufen werden. Als lange Polymere verwenden wir fluoreszenzmarkierte \&\#955;-Phage DNA Molek{\"u}le, die durch eine Biotin-Avidin-Biotin Verbindung an biotinhaltigen Lipidvesikeln befestigt sind. Wir kontrollieren die Oberfl{\"a}chenkonzentration der Anker durch Variation der Menge an biotinhaltigem Lipid in der Membran. Die Menge der an der Membran verankerten DNA wird durch Fluoreszenzmessungen quantifiziert. {\"A}nderungen in den elastischen Eigenschaften der Membran bei Anbindung der DNA, werden {\"u}ber eine Analyse der Vesikel-Fluktuationen kontrolliert. Die spontane Kr{\"u}mmung der Membran steigt mit der Oberfl{\"a}chenbeladung. Bei h{\"o}heren Verankerungen bilden die Vesikel Knospen (budding). Die Gr{\"o}ße der Knospen kann ebenfalls zur Bestimmung der Kr{\"u}mmung der Membran verwendet werden. Der Einfluss auf die Biegesteifigkeit ist Thema weiterer Untersuchungen.}, language = {en} } @phdthesis{Linke2005, author = {Linke, Gunnar Torsten}, title = {Eigenschaften fluider Vesikeln bei endlichen Temperaturen}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-5835}, school = {Universit{\"a}t Potsdam}, year = {2005}, abstract = {In der vorliegenden Arbeit werden die Eigenschaften geschlossener fluider Membranen, sogenannter Vesikeln, bei endlichen Temperaturen untersucht. Dies beinhaltet Betrachtungen zur Form freier Vesikeln, eine Untersuchung des Adh{\"a}sionsverhaltens von Vesikeln an planaren Substraten sowie eine Untersuchung der Eigenschaften fluider Vesikeln in eingeschr{\"a}nkten Geometrien. Diese Untersuchungen fanden mit Hilfe von Monte-Carlo-Simulationen einer triangulierten Vesikeloberfl{\"a}che statt. Die statistischen Eigenschaften der fluktuierenden fluiden Vesikeln wurden zum Teil mittels Freier-Energie-Profile analysiert. In diesem Zusammenhang wurde eine neuartige Histogrammethode entwickelt.
Die Form f{\"u}r eine freie fluide Vesikel mit frei ver{\"a}nderlichem Volumen, die das Konfigurationsenergie-Funktional minimiert, ist im Falle verschwindender Temperatur eine Kugel. Mit Hilfe von Monte-Carlo-Simulationen sowie einem analytisch behandelbaren Modellsystem konnte gezeigt werden, daß sich dieses Ergebnis nicht auf endliche Temperaturen verallgemeinern l{\"a}sst und statt dessen leicht prolate und oblate Vesikelformen gegen{\"u}ber der Kugelgestalt {\"u}berwiegen. Dabei ist die Wahrscheinlichkeit f{\"u}r eine prolate Form ein wenig gr{\"o}oßer als f{\"u}r eine oblate. Diese spontane Asph{\"a}rizit{\"a}t ist entropischen Ursprungs und tritt nicht bei zweidimensionalen Vesikeln auf. Durch osmotische Dr{\"u}cke in der Vesikel, die gr{\"o}ßer sind als in der umgebenden Fl{\"u}ssigkeit, l{\"a}sst sich die Asph{\"a}rizit{\"a}t reduzieren oder sogar kompensieren. Die {\"U}berg{\"a}nge zwischen den beobachteten prolaten und oblaten Formen erfolgen im Bereich von Millisekunden in Abwesenheit osmotisch aktiver Partikel. Bei Vorhandensein derartiger Partikel ergeben sich {\"U}bergangszeiten im Bereich von Sekunden. Im Rahmen der Untersuchung des Adh{\"a}sionsverhaltens fluider Vesikeln an planaren, homogenen Substraten konnte mit Hilfe von Monte-Carlo-Simulationen festgestellt werden, dass die Eigenschaften der Kontaktfl{\"a}che der Vesikeln stark davon abh{\"a}ngen, welche Kr{\"a}fte den Kontakt bewirken. F{\"u}r eine dominierende attraktive Wechselwirkung zwischen Substrat und Vesikelmembran sowie im Falle eines Massendichteunterschieds der Fl{\"u}ssigkeiten innerhalb und außerhalb der Vesikel, der die Vesikel auf das Substrat sinken l{\"a}sst, fndet man innerhalb der Kontakt � ache eine ortsunabh� angige Verteilung des Abstands zwischen Vesikelmembran und Substrat. Dr{\"u}ckt die Vesikel ohne Ber{\"u}cksichtigung osmotischer Effekte auf Grund einer Differenz der Massendichten der Membran und der umgebenden Fl{\"u}ssigkeit gegen das Substrat, so erh{\"a}lt man eine Abstandsverteilung zwischen Vesikelmembran und Substrat, die mit dem Abstand vom Rand der Kontaktfl{\"a}che variiert. Dieser Effekt ist zudem temperaturabh{\"a}ngig. Ferner wurde die Adh{\"a}sion fluider Vesikeln an chemisch strukturierten planaren Substraten untersucht. Durch das Wechselspiel von entropischen Effekten und Konfigurationsenergien entsteht eine komplexe Abh{\"a}ngigkeit der Vesikelform von Biegesteifigkeit, osmotischen Bedingungen und der Geometrie der attraktiven Dom{\"a}nen. F{\"u}r die Bestimmung der Biegesteifigkeit der Vesikelmembranen liefern die existierenden Verfahren stark voneinander abweichende Ergebnisse. In der vorliegenden Arbeit konnte mittels Monte-Carlo-Simulationen zur Bestimmung der Biegesteifigkeit anhand des Mikropipettenverfahrens von Evans gezeigt werden, dass dieses Verfahren die a priori f{\"u}r die Simulation vorgegebene Biegesteifigkeit im wesentlichen reproduzieren kann. Im Hinblick auf medizinisch-pharmazeutische Anwendungen ist der Durchgang fluider Vesikeln durch enge Poren relevant. In Monte-Carlo-Simulationen konnte gezeigt werden, dass ein spontaner Transport der Vesikel durch ein Konzentrationsgef{\"a}lle osmotisch aktiver Substanzen, das den physiologischen Bedingungen entspricht, induziert werden kann. Es konnten die hierf{\"u}r notwendigen osmotischen Bedingungen sowie die charakteristischen Zeitskalen abgesch{\"a}tzt werden. Im realen Experiment sind Eindringzeiten in eine enge Pore im Bereich weniger Minuten zu erwarten. Ferner konnte beobachtet werden, dass bei Vesikeln mit einer homogenen, positiven spontanen Kr{\"u}mmung Deformationen hin zu prolaten Formen leichter erfolgen als bei Vesikeln ohne spontane Kr{\"u}mmung. Mit diesem Effekt ist eine Verringerung der Energiebarriere f{\"u}r das Eindringen in eine Pore verbunden, deren Radius nur wenig kleiner als der Vesikelradius ist.}, subject = {Membran}, language = {de} }