Kohlenstoffallotrope als intelligentes fortschrittliches Biomateria

Kohlenstoff, als eines der am häufigsten vorkommenden Elemente des Universums und unverzichtbarer Bestandteil des Lebens, spielt eine Schlüsselrolle für die biologische Vielfalt, die Bioökonomie sowie die Gesundheits- und Umweltaspekte moderner Gesellschaften. Die Verkettung von Kohlenstoff (d. h. seine Bereitschaft, Bindungen mit anderen Elementen in Form einer Kette oder eines Rings einzugehen) hat den Weg für die Expansion der Chemie und Biologie geebnet und zu den Wundern des Lebens geführt. Allotroper Kohlenstoff (z. B. Graphen, Graphit, Diamant, Kohlenstoffnanoröhren, Fullerene und amorpher Kohlenstoff) umfassen einen breiten Bereich physikalischer, chemischer, mechanischer und optischer Eigenschaften und haben die Industrie der Optik-, Elektronik-, Automobil- und Luftfahrtindustrie revolutioniert. Nachdem Graphen isoliert und untersucht wurde, ist das Interesse an seiner oxidierten Form, z.B. Graphen-Oxid (GO), drastisch gestiegen. GO besitzt die ausgezeichnete Eigenschaft der Verarbeitung in Lösung mit Wasser und/oder Alkoholen und seine Eigenschaften können aufgrund der Fülle sauerstoffhaltiger funktioneller Gruppen auf seiner Oberfläche durch verschiedene Funktionalisierungsprozesse eingestellt werden. Funktionalisiertes GO mit Biomolekülen wie Aminosäuren und Peptiden sind vielversprechende Kandidaten in vielen wichtigen Bereichen, wie z. B. der Wirkstoffabgabe, regenerativen Knochengeweben, Biosensoren und Katalysatoren. Daher wurden bisher verschiedene Syntheseverfahren und Charakterisierungstechniken verwendet, um Syntheserouten des Standes der Technik für funktionalisiertes GO zu etablieren und das grundlegende Verständnis ihrer Funktionalisierungsmechanismen zu verbessern. Im Rahmen des MSRT-BMBF Joint Mobility-Programms wird vorgeschlagen, die Funktionalisierung von GO mit Aminosäuren und anderen kleinen biologisch relevanten Molekülen in einem multidisziplinären Ansatz zu untersuchen.