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

Fachliche Zuordnung Präparative und Physikalische Chemie von Polymeren
Förderung Förderung von 2018 bis 2023
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 402765656
 
Erstellungsjahr 2024

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Ziel dieses Projektes war die Entwicklung wohldefinierter Interpolyelektrolytkomplex (IPEC) Mizellen, die klassische hydrophobe Domänen enthalten, aber auch die sehr polaren IPEC Bereiche. Auf diese Weise hat man dann zwei bezüglich ihrer Polarität sehr unterschiedliche Bereiche in einem kolloidalen Aggregat vorzuliegen. Dies ist interessant, da solche Aggregate bezüglich ihrer Solubilisationseigenschaften sehr vielseitig sein sollten. Derartige mizellare Aggregate wurden auf zweierlei Weise hergestellt. Im ersten Ansatz wurden Copolymermizellen mit einem hydrophoben Kern und einer Polyelektrolythülle mit einem entgegengesetzt geladenen Polyelektrolyten komplexiert und somit einen IPEC Schale um den hydrophoben Kern erzeugt. Im zweiten Ansatz wurden für die IPEC Bildung hydrophob modifizierte Polyelektrolyte verwendet. Die Alkylketten dieser Modifikation bilden dann innerhalb der IPECs wiederum hydrophobe Domänen mizellarer Natur aus. Hierzu wurden zunächst die verschiedenen erforderlichen Copolymere hergestellt, d.h. Blockcopolymere, hydrophob modifizierte Polyelektrolyte sowie Kombinationen davon. Hier wurden Blocklängen, Art der hydrophoben Modifikation und deren Umfang über einen größeren Bereich variiert. Diese Copolymerpolyelektrolyte wurden dann zu IPEC Bildung verwendet und die erhaltenen IPECs umfänglich mit den Methoden der Licht- und Neutronenstreuung charakterisiert. Hierbei zeigten sich sehr systematische Korrelationen bei der Ausbildung hydrophober Domänen mit Länge und Art der Alkylkette der hydrophoben Modifikation. Nur wenn die Alkylkette lang genug ist, bilden sich hier wohldefinierte, kompakte hydrophobe Bereiche aus, während für kürzere Alkylketten sehr viel offenere Aggregationsformen beobachtet werden. Bei der Komplexierung mit entgegengesetzt geladenem Polyelektrolyt werden diese Strukturen dann aber erheblich kompaktiert. Insgesamt lässt sich das Aggregationsverhalten sehr umfänglich über die Architektur der vorliegenden Polyelektrolyte steuern. Das Solubilisationsverhalten diese IPECs wurde für eine Reihe von Wirkstoffen sehr unterschiedlicher Polarität untersucht. Dabei zeigte sich, dass die Solubilisationskapazität der IPECs für unpolare Solubilisate primär von Art und Umfang der hydrophoben Modifikation abhängt, für polarere Solubilisate sich aber sehr deutlicher Synergismus beobachten lässt, der dann teilweise zu einer Erhöhung der Solubilisationskapazität um einen Faktor 100 führt. Hier zeigt sich also, dass das Konzept des gleichzeitigen Anbietens von hydrophoben und IPEC Domänen innerhalb eines Aggregates durchaus sehr attraktiv für Anwendungen aus dem Bereich der selektiven Solubilisation sein kann und generell eine Möglichkeit zur Steuerung und Erhöhung der Solubilisationseigenschaften darstellt.

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