Homogene Synthese und Nanostrukturierung neuartiger zwitterionischer Polysaccharidcarbamate

• Antragsteller: Professor Dr. Thomas Heinze
• Fachliche Zuordnung: Präparative und Physikalische Chemie von Polymeren
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 238510265

Ziel des Projektes ist es, aus den Biopolymeren Cellulose, Stärke und Dextran neuartige Polyzwitterionen zu synthetisieren und die molekularen Strukturen zu charakterisieren. Insbesondere die homogene Umsetzung in ionischen Flüssigkeiten steht aufgrund der hohen Effizienz und Nachhaltigkeit dieser Reaktionsmedien im Fokus. Die Aminolyse der Polysaccharidcarbonate stellt eine universelle Synthesestrategie zur Gewinnung von zwitterionischen Biopolymeren dar. Dabei soll die Umsetzung mit funktionellen Aminen erfolgen um komplementäre Ladungen in das Polysaccharidrückgrat einzuführen. Moderne Methoden der Polysaccharidanalytik (insbesondere NMR-Spektroskopie einschließlich mehrdimensionale Methoden, MALDI-TOF, GPC) erlauben eine detaillierte Strukturaufklärung der Derivate. Die Charakterisierung der Polysaccharidcarbonate und -carbamate soll neben den Experimenten an Produkten mit hohen Polymerisationsgraden auch an oligomeren Modellverbindungen durchgeführt werden. Beispielsweise lassen sich daraus Informationen zu regioselektiven Substitutionsmustern gewinnen. Darüber hinaus soll das supramolekulare Strukturbildungsvermögen der Produkte unter dem Einfluss externer Stimuli wie pH-Wert, Temperatur oder Salzkonzentration erforscht werden. Polymere Schichten lassen sich mit Hilfe der Rasterkraftmikroskopie (AFM), Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS) und Tensiometrie untersuchen. Die Charakterisierung der erhaltenen Nanopartikel kann mit Dynamischer Lichtstreuung (DLS) und einem Particle Size Distribution Analyzer (PSDA) erfolgen. Von besonderem Interesse ist hierbei die Ableitung von Struktur-Eigenschaftsbeziehungen. Im Hinblick auf mögliche Anwendungen als antibioadhärente Filme oder Carrier-Systeme für Proteine, ist die Wechselwirkung von den erhaltenen Schichten und Nanopartikeln mit Zellen von Interesse. Hierfür sollen geeignete Experimente an lebenden Zellen (z. B. Fibroblasten) durchgeführt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Beteiligte Person: Dr. Wolfgang Günther