Solubilisation und Freisetzung organischer Verbindungen unterschiedlicher Polarität durch Interpolyelektrolytkomplexe auf der Basis von Blockcopolymermizellen

• Antragsteller: Professor Dr. Michael Gradzielski
• Fachliche Zuordnung: Präparative und Physikalische Chemie von Polymeren
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 402765656

Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung wohldefinierter Kern-Schale-Corona IPEC Mizellen und die Untersuchung ihrer Solubilisations- und Freisetzungseigenschaften. Hierzu nutzen wir amphiphile Blockcopolymere des Poly(alkylacrylat)-b-poly(acryl säure) (PAlkA-b-PAA) Typs, die in wässriger Lösung Mizellen bilden und in diesem Projekt synthesisiert werden. Durch Zusatz eines Polykations wird dann eine Schale eines Interpolylektrolytkomplexes (IPEC) gebildet, wodurch Copolymer IPEC Mizellen entstehen. Die Eigenschaften dieser Schale sind durch die Wahl des Polykations und die Hydrophobizität des Mizellkerns durch die Länge der Alkylkette des PAlkA gegeben. Als interessante Variation sollen auch doppelt-hydrophile Diblockcopolymere mit einem neutralen Block als Polykationen eingesetzt werden. Die Größe von Kern und Schale sind über die Länge des PAlkA Blocks bzw. die Menge an zugesetztem Polykation bestimmt. Im ersten Schritt werden diese IPEC Mizellen als Funktion ihrer molekularen Bausteine strukturell charakterisiert um systematische Korrelationen zu ermitteln, wobei wir hier hauptsächlich Streumethoden und Fluoreszenzmessungen einsetzen werden. Im zweiten Schritt wird die Solubilisationskapazität für Öle variierender Polarität für IPEC Mizellen unterschiedlicher Größe und Struktur bestimmt. Strukturelle Änderungen der IPEC Mizellen aufgrund von Solubilisation, wie auch der Solubilisationsort (Kern und/oder Schale) werden ermittelt. Hieraus werden systematische Korrelationen zwischen den Polaritäten von Öl, Mizellkern und IPEC Schale sowie dem Solubilisationsort und den resultierenden strukturellen Veränderungen herausgearbeitet. Dabei werden auch Wirkstoffe als polare Solubilisate eingesetzt, die bevorzugt in der IPEC Schale solubilisiert werden sollten. Da wir “multi-compartment” Systeme haben, erwarten wir die Bildung von Aggregaten, bei denen sich Solubilisate unterschiedlicher Polarität in den unterschiedlichen Bereichen von Kern und Schale aufhalten. Damit eröffnet sich die Möglichkeit Systeme zu entwickeln, die in der Lage sind gleichzeitig unpolare und polare Wirkstoffe zu transportieren. Da wir mit PAA-stabilisierten Systemen arbeiten, untersuchen wir die pH Antwort der wirkstoffbeladenen IPEC Mizellen im relevanten pH Bereich von 5-8. Hier liegt der Fokus auf den strukturelle Veränderungen sowie der Freisetzungskinetik enthaltener Wirkstoffe. Die Freisetzung sollte über Struktur und molekulare Zusammensetzung der IPEC Mizellen kontrolliert werden und über einen pH Sprung auslösbar sein. Dies wird mit Fluoreszenzmessungen (hohe Empfindlichkeit) untersucht, was erlaubt zu bestimmen, wie empfindlich die IPEC Mizellen auf diesen Stimulus reagieren. Die umfassende Charakterisierung dieser komplexen Kolloide wird zu einem erheblich verbesserten Verständnis von selektiver Solubilisation und Freisetzung von Wirkstoffen mit Hilfe von IPEC Mizellen führen, wodurch diese Systeme deutlich näher an mögliche Anwendungen herangebracht werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Russische Föderation
• Kooperationspartner: Dr. Dmitry Pergushov