Rheologische Charakterisierung polymerer Netzwerke mittels mechanischer Hochfrequenzmethoden

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Polymere Netzwerke zeigen sich in vielen Formen, von Plastikgehäusen über Gummibänder bis hin zu Gelen, und beeinflussen physikalische Eigenschaften wie Stabilität und Reißfestigkeit. In lebenden Zellen übernehmen Netzwerke ebenfalls spezifische Funktionen. Tierische Zellen benötigen ein internes Gerüst aus Proteinfilamenten, um ihre Form und Stabilität zu gewährleisten, da sie keine Zellwand besitzen. Drei Filamentsysteme bilden mit assoziierten Proteinen ein zelltypspezifisches, dreidimensionales Netzwerk, das als Cytoskelett bekannt ist. Diese Arbeit untersucht das muskelspezifische Filamentprotein Desmin, das umfassend rheologisch charakterisiert und mit dem verwandten Protein Vimentin verglichen wird. Muskelzellen sind extremen Belastungen ausgesetzt, und das Desmin-Netzwerk koordiniert mechanische Wechselwirkungen zwischen Zellen und innerhalb der Zelle. Mutationen im Desmin-Gen führen zu Desminopathie, einer Muskelschwäche, die Skelett- und Herzmuskeln betrifft. Es wird vermutet, dass mutierte Proteine nicht mehr stabil Filamente bilden, sondern aggregieren. Dennoch können die meisten untersuchten Mutationen Filamentnetzwerke bilden. Die krankmachenden Eigenschaften müssen auf höheren Ebenen, wie den physikalischen Eigenschaften der Filamente und deren Bindung zu Nachbarproteinen, untersucht werden. Die rheologischen Eigenschaften der Filamentnetzwerke werden mechanisch analysiert, um Aussagen über ihr lineares und nich