Kontrolle von Struktur und Stabilität vesikulärer Systeme mit Hilfe amphiphiler Copolymere und deren Templatierung

• Antragsteller: Professor Dr. Michael Gradzielski
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie ; Präparative und Physikalische Chemie von Polymeren
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 252782396

Vesikel sind außerordentlich wichtige kolloidale Systeme, bei denen die Kontrolle von Struktur, Eigenschaften und Stabilität von zentraler Bedeutung für ihre Anwendungsmöglichkeiten sind. Da es sich bei ihnen oft um metastabile Systeme handelt, besteht die Möglichkeit die Vesikeleigenschaften während des spontanen Bildungsprozesses durch Additive zu beeinflussen und kinetisch kontrollierte Produkte zu erhalten. Im Rahmen dieses Projektes wird speziell der Einfluss amphiphiler Copolymere auf Tensidvesikeln betrachtet, mit der Zielsetzung der Kontrolle von Struktur und Eigenschaften über Art und Menge an zugesetztem Polymer sowie die anschließende Fixierung dieser kinetisch kontrollierten Systeme. Vorarbeiten an einem Modellsystem haben gezeigt, dass sich bei stark synergistischen Tensidmischungen Vesikel über die Zwischenstufe von Scheibchenmizellen bilden. Entsprechend kann durch den Zusatz von Copolymeren diese Zwischenstufe stabilisiert werden. Damit lassen sich Größe und Polydispersität einstellen und diese polymermodifizierten Vesikel sind auch wesentlich stabiler gegenüber Alterungsprozessen. In diesem Projekt sollen diese sehr interessanten Ergebnisse zur Kontrolle von Größe, Polydispersität und Stabilität durch amphiphile Copolymere verallgemeinert und auf eine möglichst breite Basis gestellt werden. Dazu wird bei anwendungsrelevanten Tensidmischungen der Effekt des Copolymerzusatzes untersucht. Daraus wird sich ein umfangreiches Spektrum an relevanten Copolymer/Tensid Mischungen für stabile Vesikelsysteme ergeben, wobei hier das Copolymer als eine Art 'kolloidaler Katalysator' fungiert, der den Bildungspfad der Vesikel modfizierte. Aufgrund der kinetischen Kontrolle bilden sich bei diesem Prozess sehr monodisperse Systeme, die durch den Copolymerzusatz über einen relativ langen Zeitraum stabil sind. Dieses Zeitfenster soll genutzt werden um diese wohldefinierten Strukturen entsprechend chemisch zu fixieren und damit Permanentstrukturen zu erzeugen. Dies soll einerseits über die Polymerisation mit organischen Monomeren, andererseits durch anorganische Prekursoren und das sich bei deren Hydrolyse bildenden anorganischem Gerüstnetzwerk erfolgen. Solche fixierten Vesikelsysteme sind nicht nur aufgrund ihrer Langzeitstabilität interessant, sondern auch weil sich z. B. ihre Permeabilität und damit die Freisetzung von Wirkstoffen über diese Art und das Ausmaß der Fixierung steuern lässt. Die Permeabilität und die mechanischen Eigenschaften der fixierten Vesikel werden entsprechend charakterisiert, um somit maßgeschneiderte Eigenschaften dieser fixierten Nanohohlkugeln erzeugen zu können. Generell werden somit in diesem Projekt gezielt Vesikel- und Vesikelhybridsysteme mit gewünschten Eigenschaften und Funktionalität hergestellt, die für eine Vielzahl von Anwendungen von hohem Interesse sein sollten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen