Farbstoffstabilisierte Nanoemulsionen als potente Plattform für Nanopartikelsynthesen

• Antragsteller: Professor Dr. Ulrich Ziener
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie ; Festkörper- und Oberflächenchemie, Materialsynthese
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 431859640

• Erstellungsjahr: 2024

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Farbstoffstabilisierte Nanoemulsionen dienen als variable und wirksame Plattform für die Herstellung von anorganischen Nanoobjekten. Dazu werden geeignete metallorganische Vorstufen wie beispielsweise Tetraethoxysilan als disperse Phase und wasserlösliche Farbstoffe wie Fluorescein als Stabilisator eingesetzt. Durch den Grenzflächen-Sol-Gel-Prozess bilden sich in Abhängigkeit von den Reaktionsbedingungen wie Temperatur, Art des stabilisierenden Farbstoffes und der Silanvorstufe entweder Nanopartikel oder Nanokapseln mit enger und kontrollierbarer Größeneinstellung. Durch zeitabhängige Kleinwinkelröntgenstreuung konnte der Mechanismus der Partikelbildung aufgeklärt werden. Begleitende ab-initio-Rechnungen unterstützen die Hypothese von Farbstoffaggregaten als stabilisierende Einheiten an der Öl-Wasser-Grenzfläche. Das Konzept lässt sich auf eine große Vielfalt an weiteren Alkoxysilanen mit unterschiedlichen funktionellen Gruppen ausdehnen, wobei deren chemische Struktur einen wesentlichen Einfluss auf die entstehende Morphologie der gebildeten Metalloxide hat. Die Einfachheit des Systems und des Herstellungsprozesses sowie die hohe Variabilität der Komponenten machen die farbstoffstabilisierten Emulsionen zu einem hochattraktiven System, das aufgrund der Skalierbarkeit auch industrielle Bedeutung für die präzise Erzeugung von Metalloxid-basierten Nanoobjekten, ähnlich dem Stöber-Prozess, erlangen könnte.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Double in Situ Preparation of Raspberry-like Polymer Particles. Langmuir, 35(18), 6161-6168.
  Li, Jiawei; Sihler, Susanne & Ziener, Ulrich
  
• Dual function of Eosin Y in miniemulsion polymerization: Stabilizer and FRET acceptor. European Polymer Journal, 134, 109862.
  Xue, Mingju; Chen, Jian; Zhang, Yubin; Liu, Le; Li, Yuqi; Zhang, Chonghua; Zhang, Peisheng; Sihler, Susanne & Ziener, Ulrich
  
• Albumin Microspheres as “Trans-Ferry-Beads” for Easy Cell Passaging in Cell Culture Technology. Gels, 7(4), 176.
  Favella, Patrizia; Sihler, Susanne; Raber, Heinz; Kissmann, Ann-Kathrin; Krämer, Markus; Amann, Valerie; Kubiczek, Dennis; Baatz, Jennifer; Lang, Fabian; Port, Fabian; Gottschalk, Kay-Eberhard; Mayer, Daniel; Spellerberg, Barbara; Stenger, Steffen; Müller, Ingrid; Weil, Tanja; Ziener, Ulrich & Rosenau, Frank
  
• BSA Hydrogel Beads Functionalized with a Specific Aptamer Library for Capturing Pseudomonas aeruginosa in Serum and Blood. International Journal of Molecular Sciences, 22(20), 11118.
  Krämer, Markus; Kissmann, Ann-Kathrin; Raber, Heinz Fabian; Xing, Hu; Favella, Patrizia; Müller, Ingrid; Spellerberg, Barbara; Weil, Tanja; Kubiczek, Dennis; Sihler, Susanne; Ziener, Ulrich & Rosenau, Frank
  
• Investigation of the Mechanism of SiO2 Particle and Capsule Formation at the Oil–Water Interface of Dye-Stabilized Emulsions. Langmuir, 38(32), 9741-9750.
  Sihler, Susanne; Amenitsch, Heinz; Lindén, Mika & Ziener, Ulrich
  
• Robust Protocol for the Synthesis of BSA Nanohydrogels by Inverse Nanoemulsion for Drug Delivery. Langmuir, 39(23), 8176-8185.
  Sihler, Susanne; Krämer, Markus; Schmitt, Felicitas; Favella, Patrizia; Mützel, Laura; Baatz, Jennifer; Rosenau, Frank & Ziener, Ulrich