El Instituto Max Planck de Coloides e Interfases ( en alemán : Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung ) está situado en el Parque Científico Potsdam-Golm en Golm , Potsdam , Alemania . Fue fundado en 1990 como sucesor del Instituto de Química Física y de Química Orgánica, ambos en Berlín - Adlershof , y de Química de Polímeros en Teltow . En 1999, se trasladó a las instalaciones de extensión recién construidas en Golm. [1] Es uno de los 80 institutos de la Sociedad Max Planck ( Max-Planck-Gesellschaft ).
Como parte de la Sociedad Max Planck, el instituto estudia nano y microestructuras , específicamente coloides , muchos de los cuales se encuentran en la naturaleza. Con los descubrimientos, los científicos crean diminutos cristales de apatita en los huesos , vesículas formadas a partir de membranas , poros en membranas para celdas de combustible y microcápsulas como vehículos para medicamentos médicos , todos son más grandes que un átomo , pero demasiado pequeños para ser vistos a simple vista . Los científicos del Instituto con sede en Potsdam se esfuerzan por comprender cómo están compuestos y cómo funcionan para imitar el comportamiento en nuevos materiales o en vacunas , por ejemplo. Comprender la función de estas estructuras también puede ayudar a identificar las causas de ciertas enfermedades que ocurren cuando el plegamiento de las membranas o el transporte de materiales en las células no funcionan correctamente.
El departamento de química coloidal, dirigido por Markus Antonietti, se ocupa de la síntesis de diversas estructuras coloidales en el rango nanométrico, entre las que se incluyen nanopartículas inorgánicas y metálicas, polímeros y unidades estructurales peptídicas, sus micelas y fases organizadas, así como emulsiones y espumas. La química coloidal es capaz de crear materiales con una jerarquía estructural mediante coloides funcionalizados adecuados. Esto crea nuevas características mediante el "trabajo en equipo" de los grupos funcionales. Con una arquitectura adecuada, estos coloides pueden cumplir tareas muy especializadas que los sistemas moleculares individuales no pueden realizar debido a su falta de complejidad. Un ejemplo de ello es la piel: no existe ningún material sintético que sea tan suave y al mismo tiempo tan resistente al desgarro y, sin embargo, esté compuesto principalmente de agua. El secreto de esto también reside en la interacción entre tres componentes (colágeno, ácido hialurónico , proteoglicano). Esta inusual combinación de características solo es posible mediante la formación de una superestructura "en equipo". [2]
El Departamento de Biomateriales, dirigido por Peter Fratzl , se centra en la investigación interdisciplinaria en el campo de los materiales biológicos y biomiméticos. El énfasis está puesto en entender cómo las propiedades mecánicas u otras propiedades físicas están gobernadas por la estructura y la composición y cómo se adaptan a las condiciones ambientales. Además, la investigación sobre materiales naturales (como el hueso o la madera) tiene aplicaciones potenciales en muchos campos. En primer lugar, los conceptos de diseño para nuevos materiales pueden mejorarse aprendiendo de la Naturaleza. En segundo lugar, la comprensión de los mecanismos básicos por los que se optimiza la estructura del hueso o del tejido conectivo abre el camino para estudiar enfermedades y, por lo tanto, para contribuir al diagnóstico y desarrollo de estrategias de tratamiento. Una tercera opción es utilizar estructuras cultivadas por la Naturaleza y transformarlas mediante tratamiento físico o químico en materiales técnicamente relevantes (bioplantillas). Dada la complejidad de los materiales naturales, se necesitan nuevos enfoques para la caracterización estructural. Algunos de ellos se desarrollan más en el Departamento, en particular para estudiar estructuras jerárquicas. [3]
El Departamento de Teoría y Biosistemas, dirigido por Reinhard Lipowsky, investiga la estructura y dinámica de moléculas, coloides y nanopartículas en sistemas biológicos y biomiméticos. Los componentes moleculares de estos sistemas se ensamblan "por sí solos" y forman una variedad de nanoestructuras supramoleculares, que luego interactúan para producir estructuras y redes aún mayores. Estos procesos complejos representan dimensiones ocultas de autoorganización, ya que son difíciles de observar en las escalas de longitud y tiempo relevantes.
La investigación actual se centra en el reconocimiento molecular, la conversión y el transporte de energía por motores moleculares, la dinámica de la transcripción y la traducción, así como la autoorganización de filamentos y membranas. [4]
El Departamento de Interfaces, dirigido por Helmuth Möhwald, está motivado principalmente por comprender las interfaces moleculares y relacionarlas con los sistemas coloidales que, por naturaleza, están determinados por la gran relación superficie/volumen. En consecuencia, se ha aumentado la capacidad del departamento para caracterizar interfaces planares o cuasiplanares y, además, se ha intentado transferir con éxito este conocimiento a interfaces curvas. De este modo, hemos aprendido de nuevo sobre interfaces planares, ya que las superficies se pueden estudiar mediante técnicas que requieren una gran área superficial (RMN, DSC). [5]
Los investigadores del departamento de sistemas biomoleculares, dirigido por Peter H. Seeberger, están utilizando nuevos métodos para sintetizar cadenas de azúcar. Hasta hace poco, la mayoría de los azúcares naturales conocidos eran aquellos que suministran energía a los organismos, como la sacarosa (azúcar común) y el almidón (en las plantas). Sin embargo, las moléculas de azúcar complejas, que pertenecen a los carbohidratos, también participan en muchos procesos biológicos. Cubren todas las células del cuerpo humano y desempeñan un papel decisivo en la identificación molecular de las superficies celulares, por ejemplo, en infecciones, reacciones inmunológicas y metástasis del cáncer. Los azúcares complejos están omnipresentes en la naturaleza como recubrimientos celulares y, por lo tanto, también se pueden utilizar para el desarrollo de vacunas, por ejemplo contra la malaria. Por lo tanto, los carbohidratos son de gran interés para la medicina; la gran importancia de los residuos de azúcar en las superficies de las células para la biología y la medicina solo se reconoció durante los últimos 20 años aproximadamente. [6]
Hasta hace poco no existía un método de síntesis química que permitiera crear carbohidratos biológicamente relevantes con una estructura conocida en grandes cantidades y para la investigación biológica, farmacéutica y médica. Ahora, estas lagunas se pueden solucionar con el desarrollo del primer aparato de síntesis automatizado que puede unir moléculas de azúcar con otros azúcares o también con moléculas.
El instituto con sede en Golm cuenta con un total de 358 empleados, incluidos 91 científicos y 99 científicos e investigadores jóvenes, 6 aprendices, 138 empleados remunerados con fondos de terceros y 24 investigadores invitados. Actualmente, el Instituto de Coloides e Interfases está dirigido por las siguientes personas: [7]
Miembros científicos, directores
Director Emérito
Gerente de administración
Junta directiva
La Escuela Internacional Max Planck (IMPRS) sobre Biosistemas Multiescala es un programa de posgrado en asociación con la Universidad de Potsdam , la Universidad Libre , la Universidad Humboldt de Berlín y el Instituto Fraunhofer de Ingeniería Biomédica IBMT en St. Ingbert . En este programa, jóvenes estudiantes de doctorado con talento pueden trabajar en un proyecto de investigación desafiante y desarrollar sus habilidades de comunicación y gestión científica. [8]
El IMPRS sobre sistemas biológicos multiescala aborda los niveles fundamentales de los biosistemas tal como los proporcionan las macromoléculas en soluciones acuosas, el reconocimiento molecular entre estos bloques de construcción, la transducción de energía libre por parte de máquinas moleculares , así como la formación y el transporte de estructuras en células y tejidos. Las actividades de investigación se centran en cuatro áreas principales:
52°24′54″N 12°58′8″E / 52.41500°N 12.96889°E / 52.41500; 12.96889