PD Dr. habil. Martin Müller

Gruppenleiter Polyelektrolyte in der Medizin
am Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e.V.

Hohe Strasse 6
01069 Dresden

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Unsere Arbeitsgruppe erforscht auf Polyelektrolyten basierende Partikel und Beschichtungen an verschiedenen Materialsubstraten und entwickelt biomedizinische Anwendungen im Zusammenhang mit der Proteinwechselwirkung und dem Transport von Wirkstoffen, wobei in-situ-Infrarot-Messtechniken eine signifikante analytische Rolle spielen.

Polyelektrolyte (PEL) sind eine faszinierende Polymerklasse, deren Verhalten in Lösung und an Grenzflächen in erster Näherung von elektrostatischen Wechselwirkungen bestimmt wird. In unserer präparativ und analytisch orientierten Arbeitsgruppe werden adhäsive PEL-Systeme an Grenzflächen erforscht, wobei auf eine nachhaltige Funktionalisierung von Substratmaterialien für Life-Science-Anwendungen abgezielt wird und eher elektrostatische als chemische Wechselwirkungen genutzt werden. Anwendungen im Bereich der Biopassivierung und des Transports von niedermolekularen Arzneistoffen, Biopolymeren bis zu Mikroorganismen werden entwickelt.

Als Konzepte der PEL-Abscheidung werden Ausstreichen oder Adsorption einer PEL-Komponente (i), konsekutive Adsorption von gegensinnig geladenen PEL (ii) und Ausstreichen von vorgebildeten binären oder ternären PEL-Komplexen (iii) aus wässrigen Lösungen verfolgt. Materialbasis sind bioverwandte PEL wie ionische Polysaccharide, Polypeptide, synthetische Polyampholyte oder schwach geladene Seidenproteine. Außerdem werden responsive polymere und anorganische Komponenten in PEL-Schichten integriert, um auf Bedarf Beladung und Freisetzung von Wirkstoffen thermisch, optisch oder magnetisch zu stimulieren.

Analytisch werden Infrarot-Spektroskopie unter abgeschwächter Totalreflexion (ATR-FTIR), Circulardichroismus (CD), Rasterkraftmikroskopie (SFM), dynamische Lichtstreuung (DLS) und Kolloid-/potentiometrische Titration eingesetzt. Das ermöglicht die Charakterisierung molekularer, optischer, mikroskopischer und Ladungs-Eigenschaften von PEL, Biopolymeren, Partikeln und Schichten und deren Dynamik hinsichtlich Konformation, Orientierung, Quellung und Sorption. Über das genannte Methodenspektrum wird mit Arbeitsgruppen des PB2, im Besonderen zu Polymerbürsten, und anderer PB kooperiert.

• DFG: Mit Bakteriophagen beladene Polyelektrolytschichten zur Reduzierung von implantatassoziierten Infektionen (in Zusammenarbeit mit Prof. V. Alt, Uniklinikum Regensburg)
• DFG: Selbstassemblierung und Strukturbildung von auf Spinnenseide basierten Proteinen und Peptiden in (ultra-) dünnen Filmen. (10/2019-09/2022) (in Zusammenarbeit mit Prof. T. Scheibel, Universität Bayreuth)
• DFG: Dynamische Filme durch hierarchische Selbstorganisation von schaltbaren kolloidalen Bausteinen. (08/2019-07/2022) (in Zusammenarbeit mit Prof. Schacher, Universität Jena)

• Polymerbürsten-Analytik, Chitosan-Analytik, Polymerschicht-Analytik (PB2)
• Protozellen (PB1)
• Prof. K.S. Lips, Justus-Liebig-Universität Giessen
• Prof. E. Cavalcanti-Adam, MPI für medizinische Forschung, Heidelberg
• Prof. D. Baurecht, Universität Wien, Österreich
• Prof. C. Schatz, University of Bordeaux, Frankreich
• Prof. P. Kosovan, University of Prague, Tschechien

• Hofmaier, M.; Urban, B.; Lentz, S.; Borkner, C.B.; Scheibel, T.; Fery, A.; Müller, M., Dichroic Fourier transform infrared spectroscopy characterization of the β-Sheet orientation in spider silk films on silicon substrates, Journal of Physical Chemistry B 2021, 125, 1061-1071.
• Müller, M.; Urban, B.; Schwarz, S., Biorelated polyelectrolyte coatings studied by in-situ attenuated total reflection-Fourier transform infrared spectroscopy: Deposition concepts, wet adhesiveness, and biomedical applications, Langmuir 2018, 34(28), 8129-8144.
• Müller, M.; Urban, B.; Reis, B.; Yu, X.; Grab, A.L.; Cavalcanti-Adam, E.A.; Kuckling, D., Switchable release of bone morphogenetic protein from thermoresponsive poly(NIPAM-co-DMAEMA)/cellulose sulfate particle coatings. Polymers 2018, 10(12), 1314.
• Woltmann, B.; Torger, B.; Müller, M.; Hempel, U., Interaction between immobilized polyelectrolyte complex nanoparticles and human mesenchymal stromal cells. International Journal of Nanomedicine 2014, 9, 2015-2025.
• Müller, M.; Keßler, B.; Houbenov, N.; Bohata, K.; Pientka, Z.; Brynda, E., pH Dependence and protein selectivity of poly(ethyleneimine)/poly(acrylic acid) multilayers studied by in-situ ATR-FTIR spectroscopy, Biomacromolecules 2006, 7(4), 1285-1294.