Kontrolle von chiralem Transport durch Mikrostrukturflüsse

In der Natur bewegen sich viele winzige Organismen, wie Bakterien und Algen, auf faszinierende Weise. Einige haben eine spiralförmige Form, wie viele Bakterien, während andere sich in einer schraubenförmigen Bewegung fortbewegen, wie Spermien oder Algen. Diese verdrehte, spiralförmige Struktur oder Bewegung wird als chiral bezeichnet und spielt eine überraschende Rolle bei der Gestaltung der Welt um uns herum. Zum Beispiel hilft die Chiralität dabei, den Schleimfluss in unseren Lungen zu regulieren, beeinflusst die Entwicklung von Embryonen und wirkt sich darauf aus, wie Mikroorganismen sich durch ihre Umgebung bewegen. Dieses Projekt untersucht, wie Chiralität die Bewegung von Mikroorganismen beeinflusst, insbesondere in komplexen Umgebungen. Mikroorganismen sind überall sie können sich durch Boden, Wasser und sogar medizinische Geräte ausbreiten. Ihre Bewegung kann zu Kontaminationen, Biofilm-Bildung oder zur Verbreitung von Krankheiten führen. Indem wir verstehen, wie sich diese winzigen Schwimmer bewegen, können wir Wege entwickeln, um ihren Transport zu kontrollieren und Kontaminationen zu verhindern. Die meisten bisherigen Forschungen haben Mikroorganismen in einfachen Umgebungen untersucht, wie in offenem Wasser oder in der Nähe von flachen Oberflächen. Aber reale Umgebungen sind viel komplexer man denke an Bakterien, die sich durch porösen Boden oder durch die komplexen Strukturen des menschlichen Körpers bewegen. Dieses Projekt zielt darauf ab, diese Lücke zu schließen, indem untersucht wird, wie Chiralität die Bewegung von Mikroorganismen in diesen realistischeren, komplexen Umgebungen beeinflusst. Um diese Herausforderung zu bewältigen, kombiniert das Projekt modernste Experimente mit neuer Computermodellierung. Auf der experimentellen Seite werden Forscher neue Technologien einsetzen, um 3D-Umgebungen zu schaffen, die verschiedene Aspekte realer Bedingungen nachahmen. Auf der theoretischen Seite wird das Team Modelle und Simulationen entwickeln, um zu verstehen, wie Chiralität mit komplexen Strömungen und Strukturen interagiert. Das ultimative Ziel ist zweigeteilt: Erstens sollen die grundlegenden Prinzipien erforscht werden, wie Chiralität den Transport von Mikroorganismen beeinflusst, und zweitens soll dieses Wissen genutzt werden, um ihre Bewegung zu kontrollieren. Zum Beispiel könnte dies helfen, bakterielle Kontaminationen in medizinischen Geräten zu verhindern, Techniken zur Bodendekontamination zu verbessern oder sogar neue Designs für biomedizinische Werkzeuge zu inspirieren. Diese Forschung ist eine Zusammenarbeit zwischen zwei internationalen Gruppen: einer, die sich auf die Experimente spezialisiert (geleitet von Prof. Anke Lindner, ESPCI Paris), und einer, die sich mit theoretischer Modellierung beschäftigt (geleitet von Dr. Andreas Zöttl, Universität Wien). Durch ihre Zusammenarbeit hoffen sie, neue Einblicke in die verborgene Welt der Mikroorganismen und ihre Auswirkungen auf unser Leben zu gewinnen.