Rheologische Kontrolle von Mikroemulsionen durch multifunktionelle thermoresponsive Polymertenside

• Antragsteller: Professor Dr. Michael Gradzielski; Professor Dr. André Laschewsky
• Fachliche Zuordnung: Präparative und Physikalische Chemie von Polymeren
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 398057555

Ziel des Projektes ist die temperaturabhängige Kontrolle der rheologischen Eigenschaften von Mikroemulsionen durch den Zusatz neuartiger amphiphiler thermoresponsiver Polymere. Um eine kontrollierte Viskositätserhöhung mit steigender Temperatur zu erreichen, werden Copolymere mit Segmenten konzipiert, die einen LCST-Übergang von hydrophilem zu hydrophobem Verhalten zeigen und dadurch eine strukturelle Reorganisation auf mesoskopischer Ebene bewirken. Durch systematische Variation von Typ, Anzahl und Position der thermoresponsiven Polymerblöcke soll mittels einer maßgeschneiderten Polymerarchitektur zum Einen ein komplexes strukturelles und rheologisches Verhalten der Mikroemulsion/Polymer Hybridsysteme als Funktion der Temperatur erzielt werden. Zum Anderen wird ein strukturelles Verständnis ihres Wirkmechanismus angestrebt. Die Polymertenside werden durch kontrollierte radikalische Polymerisation hergestellt, die einen variablen Zugang zu solchen wohldefinierten Polymerstrukturen eröffnet. Diese werden dann in biokompatible Mikroemulsionen eingebracht und die sich ausbildenden Strukturen umfassend mit Hilfe von Statischer und Dynamischer Lichtstreuung sowie Neutronenkleinwinkelstreuung (SANS) als Funktion der Temperatur untersucht, wobei SANS hier über Kontrastvariation detaillierte Information liefern soll. Ergänzende cryo-TEM Messungen sollen wichtige komplementäre Information zu diesem strukturellen Bild beitragen. Fluoreszenzuntersuchungen liefern Einblicke bezüglich der Verknüpftheit der gebildeten Netzwerke. Parallel erfolgt eine umfassende rheologische Charakterisierung der Proben über den gesamten relevanten Temperaturbereich. Besonders interessant und anspruchsvoll sind dabei Synthese und Untersuchung von Polymeren mit zwei unterschiedlichen LCST Blöcken, die ein besonders komplexes, gestuftes Aggregationsverhalten (mit gemischten oder separierten hydrophoben Domänen als Vernetzungspunkten) sowie entsprechende rheologische Eigenschaften aufweisen sollten. Unser Ziel ist es, für die verschiedenen Polymer/Mikroemulsion Hybridsysteme detaillierte Korrelationen zwischen der molekularen Struktur der Polymertenside, der mesoskopischen Struktur der "schaltbar" vernetzten Aggregate, der Struktur und Konzentration der Mikroemulsionen und den resultierenden makroskopischen rheologischen Eigenschaften abzuleiten. Solche Systeme erscheinen über das grundlegende wissenschaftliche Interesse hinaus auch hochinteressant für Anwendungen z. B. in Pharmazie und Kosmetik, speziell wenn die hohe Solubilisationskapazität von Mikroemulsionen mit hoher Viskosität oder gelartigem Verhalten kombiniert werden soll.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Israel
• ausländischer Mitantragsteller: Professor Dr.-Ing. Yeshayahu Talmon, Ph.D.