Substratpräsentation

Substratpräsentation bezeichnet die Art und Weise, wie ein Substrat seine Oberflächeneigenschaften gegenüber Interaktionspartnern präsentiert. Der Begriff findet in der Oberflächenchemie, der Materialienwissenschaft, der Biomedizintechnik und der Sensorik Anwendung. Ziel ist es, die Wechselwirkungen zwischen Oberflächen und Molekülen, Zellen oder Messsonden gezielt zu steuern.

Zentrale Einflussfaktoren sind chemische Funktionalisierung, Orientierung und Dichte von Bindungsstellen, Oberflächenrauheit und -topografie, Oberflächenladungen sowie Hydrophobie oder Hydrophilie. Auch die mechanische Steifigkeit der Oberfläche kann die Präsentation beeinflussen. All diese Parameter bestimmen, wie gut Interaktionspartner an die Oberfläche binden, reagieren oder Signale empfangen.

Methoden zur Steuerung umfassen Oberflächenmodifikation durch Selbstorganisierte Monoschichten, Silanierung, Plasma- oder Strahlbehandlung, und Grafting von Polymeren. Liganden können via Kopplung chemisch fest verbunden oder durch Click-Chemie installiert werden. Durch Lithografie oder Musterung lassen sich räumlich kontrollierte Präsentationsmuster erzeugen.

Anwendungen finden sich in der Katalyse, wo Aktivzentren sichtbar gemacht werden; in Biosensoren, wo Erkennungsmoleküle kontaktäquivalent präsentiert werden; in der Biomedizin, wo Zellen durch ECM-Proteine beeinflusst werden. Auch in der Materialforschung dient eine gezielte Substratpräsentation der verbesserten Adhäsion, Selektivität oder Reaktionskontrolle.

Charakterisierung erfolgt durch Kontaktwinkelmessung, XPS, AFM, Ellipsometrie oder SPR, um die Oberflächenchemie und Topografie abzubilden. Die Bewertung der Substratpräsentation unterstützt das Design von Oberflächen für gewünschte Interaktionen.