Ampholyte microgels with controlled distribution of ionizable groups

• Ampholyte Mikrogele mit kontrollierter Verteilung ionisierbarer Gruppen

Schröder, Ricarda; Pich, Andrij (Thesis advisor); Richtering, Walter (Thesis advisor)

Aachen (2016)
Doktorarbeit

Dissertation, RWTH Aachen, 2016

Kurzfassung

Ziel dieser Arbeit ist es, den Einfluss der Verteilung funktioneller (d.h. basischer und saurer) Gruppen im Polymernetzwerk schaltbarer Mikrogele auf deren Eigenschaften zu untersuchen. Mikrogele haben vielfältige Anwendungsmöglichkeiten, die von Verkapselung und Freisetzung von Medikamenten bis hin zu chemischen Sensoren und die Beschichtung proteinabweisender Oberflächen reichen. Mit Blick auf die einzelnen Anwendungen ist die Mikrogelarchitektur von entscheidender Rolle. Der erste Teil der Arbeit beschäftigt sich mit der Synthese und Charakterisierung zwitterionischer und ampholyter Mikrogele auf Basis von Poly(N-vinylcaprolactam) (PVCL) and Poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAm) mit unterschiedlicher Verteilung der basischen und sauren Gruppen innerhalb des Mikrogels. Die funktionellen Gruppen werden statistisch, als Kern-Schale oder Janus-ähnlich (asymmetrisch) im Partikel verteilt. Der Einfluss der Verteilung der ionisierbaren Gruppen auf Mikrogeleigenschaften wie Partikelgröβenverteilung, hydrodynamischer Radius und Schaltbarkeit durch Temperatur- und pH-Wert-Änderung steht im Fokus. Der zweite Teil behandelt die Wechselwirkung zwischen Mikrogelen und geladenen Spezies. Hierbei wird Cytochrom C als Modellprotein verwendet. Dessen Freisetzung aus dem Mikrogel durch verschiedene Auslöser wie Salzzugabe, Temperaturerhöhung und pH-Wert-Änderung wird untersucht. Im dritten Teil geht es um Hybridmaterialien auf Mikrogelbasis. Die oben untersuchten Mikrogelsysteme werden als Nanoreaktoren für die Biomineralisation von CaCO3 und als Klebstoff für β-TCP als Knochenersatzmittel verwendet. Weiterhin werden zwitterionische Mikrogele auf Oberflächen aufgebracht, um die proteinabweisenden Eigenschaften der Beschichtungen zu testen.