Zinc oxide based polymer hybrid materials

• Zinkoxid-basierte Polymer-Hybrid-Materialien

Wilke, Philipp; Pich, Andrij (Thesis advisor); Klee, Doris (Thesis advisor)

Aachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University (2015)
Doktorarbeit

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2015

Kurzfassung

ZnO Nanopartikel wurden erfolgreich über eine Ein-Pot Fällungsreaktion synthetisiert und unter Verwendung einer Fettsäure oberflächenmodifiziert. Es wurde gezeigt, dass durch Wahl der Konzentration an verwendeter Base zwei verschiedene Morphologien, Nanosphären und Nanostäbchen, erhalten werden. Dabei zeigten die ZnO Nanostäbchen eine verbesserte kolloidale Stabilität in Wasser und eine höhere antibakterielle Aktivität im Vergleich zu den Nanosphären. Weitere Analysen ergaben die Anordnung der Surfactant-Moleküle zu einer Doppelschicht auf der Nanopartikel-Oberfläche. Außerdem konnten die ZnO Nanostäbchen erfolgreich mit einer neuartigen PEI-Maltose Verbindung oberflächenmodifiziert werden.Die Synthesemethodik der ZnO Nanosphären wurde erfolgreich zur Beladung von PVCL-basierten Mikrogelen eingesetzt, wobei die Fällung im Innern des Mikrogel-Netzwerkes geschieht, wie durch TEM, DLS und Zetapotential-Messungen nachgewiesen wurde. Verschiedene PVCL-basierte Mikrogel Systeme wurden dabei hinsichtlich ihres Nutzens als ZnO-Träger getestet. Darunter auch ein Mikrogel, das durch Verwendung eines iso-Eugenol und Poly(Glycidol) enthaltenden Makromonomeren hergestellt wurde. Dabei zeigten ein PVCL-Itakonsäure- und das PVCL-iso-Eugenol System die besten Resultate im Rahmen dieser Arbeit. Darüber hinaus wurde ein neues PVCL-PEG Mikrogel unter veränderten Bedingungen hergestellt. DLS, Zetapotential- und kalorimetrische Messungen ergaben, dass es sich um Hydrogele mit Durchmessern im Nanometerbereich handelte. Es wurde keine Trübung während der nasschemischen Synthese festgestellt. Von daher wurden diese Nanogele erfolgreich für die in-situ Konjugation Laser-generierter Nanopartikel, in Kooperation mit der Universität Essen-Duisburg, eingesetzt. Die PVCL-Itakonsäure und -PEG basierten Mikrogele, beladen mit ZnO Nanopartikel, wurden letztlich mittels Elektrospinn-Verfahren verarbeitet, um PCL-basierte Mikrofasern zu erhalten. FESEM und TEM Analysen bestätigten die erfolgreiche Ablagerung von Mikrogel-ZnO Kompositen auf den PCL Mikrofasern. Weitere Untersuchungen zeigten, dass diese neuartigen Drei-Komponenten Systeme Zinkionen freisetzen und nicht-toxisch für humane dermale Fibroblasten sind.