Bildgebendes Infrarot-Mikroskopsystem
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im Folgenden werden die erzielten Forschungsergebnisse mit den im Antrag genannten Forschungsfeldern korreliert und die wesentlichen mit dem angeschafften Instrument erzielten Ergebnisse genannt. [A] Modification of Cellulose and other Bio-Surfaces via Living Radical Polymerization Die Funktionalisierung von Zellulose und anderen Biosubstraten mit Polymeren durch ‚Grafting-From‘ und ‚Grafting-To‘ Ansätze war und ist eines der produktivsten Einsatzgebiete des FT-IR Mikroskopsystems. So konnte durch FT-IRM gezeigt werden, dass Cyclopentadien-funktionale Zellulose (Filterpapiere) effizient mit variablen Polymeren durch Diels-Alder Reaktionen mittels eines Propfungsansatzes funktionalisiert werden können. FT-IRM erlaubte hier die Visualisierung der Funktionalisierung auf einzelnen Zellulosefasern. In ähnlicher Art und Weise konnte der Funktionalisierungsverlauf eines ‚Grafting-From‘ Ansatzes auf Zellulose gezeigt werden, sowie der ‚Grafting-From‘ und ‚Grafting-To‘ Ansatz quantitativ verglichen werden. Neben der Propfung von Polymeren konnten wir zeigen, dass Carbonylthiofunktionale Peptide effizient auf Cyclopentadien-funktionalen Zelluloseoberflächen (Filterpapier) verankert werden können. Neben thermischen Ligationsprotokollen zur Biosubstratfunktionalisierung kamen zudem photochemische Verfahren zum Einsatz, welche eine räumliche Kontrolle über die Funktionalisierung auf der Zelluloseoberfläche ermöglichen. Hier wurden durch zwei verschiedene photochemische Verfahren Peptide und Polymere auf Zellulose und Hyaluronsäure beschichtete Substrate aufgebracht. [B] Degradation of Polymeric Surfaces under Extreme Conditions of Heat and Ultraviolet Radiation Im Bereich der Untersuchung des Degradationsverhaltens von polymeren Materialien konnte des FT-IRM System eingesetzt werden, um die Veränderung der Oberflächenstruktur von Polymeren im festen Zustand unter dem Einfluss von Hitze und Bestrahlung zu verfolgen. [C] Surface Modification and Analysis of Polymeric Particles Exceeding 50 μm in Diameter Ein weiterer wichtiger Einsatzbereich des IRM Systems stellt die Verfolgung von Funktionalisierungen auf der Oberfläche von Mikropartikeln dar. Hier konnte des IRM System äußerst effizient eingesetzt werden, um zu zeigen, dass sowohl hetero Diels-Alder Reaktionen effiziente Werkzeuge zur Darstellung von funktionalen Mikropartikeln sind, als auch photochemisch getriebene Reaktionsprotokolle. Insbesondere konnte mittels IRM erfolgreich gezeigt werden, dass Janus-Mikropartikel mittels eines Photofunktionalisierungsprotokols erzeugt werden können. Desweiteren wurde die IRM Technologie genutzt, um die Bildung von Gylcomikropartikeln nachzuweisen. [D] Modification of Membranes and Polymer Films via Orthogonal Click Conjugation In diesem Forschungsbereich wurde das IRM eingesetzt, um die Funktionalisierung von Oberflächen mittels hetero Diels-Alder Chemie nachzuweisen, mit dem Ziel polaritätsschaltbare Oberflächen zu erhalten. [E] Characterization of Crosslinked Polymer Materials In diesem Bereich fallen hauptsächlich die IRM Untersuchungen der aus vernetzten Materialien bestehenden Mikropartikel, welche in [C] beschrieben sind. [F] In-situ Mapping of Polymerization Kinetics Das für die IRM notwendige Vertex 80 FT-IR Spektrometer wurde zudem zur Bestimmung von Umsatz/Zeit Verläufen von Polymerisationsreaktionen genutzt, insbesondere in Fällen wo eine gravimetrische Bestimmung des Umsatzes nicht möglich ist. Ein Beispiel hierzu ist die RAFT Polymerisation von Isobornylacrylat.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Efficient and Mild Modification of Si Surfaces via Orthogonal Hetero Diels-Alder Chemistry. J. Polym. Sci. Polym. Chem. 2009, 47, 7090-7095
Nebhani, L.; Gerstel, P.; Atanasova, P.; Bruns, M.; Barner-Kowollik, C.
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Mild and Modular Surface Modification of Cellulose via Hetero Diels-Alder (HDA) Cycloaddition. Biomacromolecules 2011, 12, 1137-1145
Goldmann, A.S.; Tischer, T.; Barner, L.; Bruns, M.; Barner-Kowollik, C.
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A Detailed Surface Analytical Study of Degradation Processes in (Meth)Acrylic Polymers. J. Polym. Sci. - Polym. Chem. 2012, 50, 1801-1811
Soeriyadi, A. H.; Trouillet, V.; Bennet, F.; Bruns, M.; Whittaker, M. R.; Boyer, C.; Barker, P.J.; Davis, T. P.; Barner-Kowollik, C.
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Modular Design of Glyco-Microspheres via Mild Pericyclic Reactions and their Quantitative Analysis. Polym. Chem. 2012, 3, 2605-2614
Kaupp, M.; Vogt, A. P.; Natterodt, J. C.; Trouillet, V.; Gruendling, T.; Hofe, T.; Barner L.; Barner-Kowollik, C.
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Modular Ligation of Thioamide Functional Peptides onto Solid Cellulose Substrates. Adv. Funct. Mater. 2012, 22, 3853-3864
Tischer, T.; Goldmann, A. S.; Linkert, K.; Trouillet, V.; Börner H. G.; Barner-Kowollik, C.
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Photoclickable Surfaces for Profluorescent Covalent Polymer Coatings. Adv. Funct. Mat. 2012, 22, 304-312
Dietrich, M.; Delaittre, G.; Blinco, J. P.; Inglis, A. J.; Bruns, M.; Barner-Kowollik, C.
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Visualization of Poly(Methyl Methacrylate) (PMMA) Grafts on Cellulose via High-Resolution FT-IR Microscopy Imaging. Polym. Chem. 2012, 3, 307309
Hansson, S.; Tischer, T.; Goldmann, A.S.; Carlmark, A.; Barner-Kowollik, C.; Malmström, E.
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Access to Intrinsically Glucoside-Based Microspheres with Boron Affinity. Macromol. Rapid Commun. 2013, 34, 916-921
Vogt, A. P.; Tischer, T.; Geckle, U.; Greiner, A. M.; Trouillet, V.; Kaupp, M.; Barner, L.; Hofe, T.; Barner-Kowollik, C.
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Entropy to Direct the Bonding/Debonding of Polymer Systems Based on Reversible Chemistry. Chem. Sci. 2013, 4, 2752-2759
Guimard, N. K.; Ho, J.; Brandt, J.; Lin, C. Y.; Namazian, M.; Mueller, J. O.; Oehlenschlager, K. K.; Hilf, S.; Lederer, A.; Schmidt, F. G.; Coote, M.; Barner-Kowollik, C. Harnessing
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Grafting Efficiency of Synthetic Polymers onto Biomaterials: A Comparative Study of Grafting from vs. Grafting to. Biomacromolecules 2013, 14, 64-74
Hansson, S.; Trouillet, V.; Tischer, T.; Goldmann, A. S.; Carlmark, A.; Barner-Kowollik, C.; Malmström, E.
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PhotoSensitive RAFT-Agents for Advanced Microparticle Design. Macromolecules 2013, 46, 6858-6872
Kaupp, M.; Tischer, T.; Hirschbiel, A. F.; Vogt, A. P.; Geckle, U.; Trouillet, V.; Hofe, T.; Stenzel, M. H.; Barner-Kowollik, C.
