Probing Interactions between Bio-Fibre Components

Sammanfattning: I den här avhandlingen har atomkrafts mikroskopi (AFM) och kvartskristall mikrovåg med dissipation (QCM-D) används för att undersöka interaktioner i bio-fiber modell system av cellulosa och xyloglukan (XG); en naturligt förekommande polysackarid viktig för tillväxt av träd och andra växter. Dessutom har det avgörande momentet av friktionskrafts-kalibrering studerats för att erhålla noggranna och kvantitativa resultat med kolloidal prob AFM.Fyra olika cellulosa modell ytor med varierande morfologi har utvärderats med kolloidal prob AFM. De normala ytkrafterna för alla undersökta substrat var kvalitativt likadana. Däremot, för en given ytråhet leder adsorption av XG till en konsekvent reduktion av friktions-koefficienterna för alla ytor, vilket antyder att effekten på friktion av antingen ytråhet eller kemi kan separeras. För att kunna undersöka interaktionen mellan enbart cellulosa och xyloglukan ändmodifierades först XG enzymatiskt med en tiol grupp. Dessa makromolekyler ympades sedan till guld, där de bildade ett tiol-bundet borst-liknande lager. QCM-D experiment bekräftade att det ympade lagret var biologiskt tillgängligt för enzymatisk nedbrytning genom användning av växtenzymet endo-xyloglukanas TmNXG1. Friktions-koefficienterna för den orörda ympningen och den enzymexponerade visade samma trend med ytråheten som i fallet med cellulosaytorna. Adhesions mätningar på denna modellyta visade att den ursprungliga specificiteten mellan xyloglukan och cellulosa bevarades.Ett antal AFM kantilevrar har kalibrerats med olika tekniker för att erhålla både normal- och friktionsfjäder-konstanter med mål att utvärdera den relativa noggrannheten mellan de olika metoderna. Överensstämmelsen var god mellan teknikerna för att bestämma fjäder konstanterna i normalled. Något högre avvikelse mellan teknikerna för att bestämma torsions fjäder konstanterna förekom. Men denna avvikelse leder inte till kvantitativt olika resultat och baserat på behändighet borde den termiska tekniken av Sader et al. tillämpas. Vidare har det viktiga momentet att kalibrera fotodetektorn behandlats, och en ny teknik föreslås för att bestämma detektor-känsligheten genom att kombinera olika metoder. Slutligen beräknades en konverterings faktor, som gör det möjligt att utföra kalibrering av kantilevern i luft, men att själva friktionsmätningen sedan kan utföras i vätska.