Funktionalisierung von Natural Deep Eutectic Solvents (NADES) durch Selbstaggration

• Antragsteller: Professor Dr. Michael Gradzielski
• Fachliche Zuordnung: Präparative und Physikalische Chemie von Polymeren ; Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 498471922

Aufgrund ihrer Biokompatibilität sind Natural Deep Eutectic Solvents (NADES) eine sehr interessante Klasse von Lösungsmitteln, deren Eigenschaften über die Wahl ihrer Komponenten über einen großen Bereich variiert werden können. Noch interessanter für potentielle Anwendungen werden sie durch Ausbildung von Assoziationskolloiden, über die sich dann Eigenschaften wie Solubilisation oder rheologisches Verhalten steuern lassen. Allerdings sind NADES bis jetzt noch oft nur unvollständig bezüglich ihrer physikalisch-chemischen Eigenschaften charakterisiert und das erste Ziel dieses Projektes ist dies durch detaillierte und systematische Betrachtung des Phasenverhaltens einer Reihe von NADES zu ändern. Der Fokus liegt auf der Herstellung niedrigviskoser Systeme, da die meist sehr hohe Viskosität von NADES oft ein Hemmnis bei deren Anwendung ist. Für die interessantesten NADES wird dann für eine Reihe von Tensiden mit unterschiedlichen Kopfgruppen Mizellstruktur, und Thermodynamik der Mizellbildung untersucht, mit dem Ziel, hier solvophile und solvophobe strukturelle Motive der (Bio)Tenside zu identifizieren und ihre Beiträge zu quantifizieren. Für diese Tenside werden dann auch die Solubilsationseigenschaften für typische Öle und Wirkstoffe untersucht, einem zentralen Einsatzgebiet von Tensiden. Im nächsten Schritt wird dann die Selbstaggregation von amphiphilen Copolymer untersucht, die zur Strukturierung auf einer größeren Längenskala führt. Da über die Polymerlöslichkeit in NADES noch wenig bekannt ist, wird dieses Verhalten zunächst für unterschiedliche Polymere untersucht, um diese in lösliche (A) und unlösliche (B) Homopolymere einteilen zu können. Auf dieser Basis werden dann amphiphile Blockcopolymere vom AB und BAB Type synthetisiert und ihr Aggregationsverhalten in NADES untersucht, mit einem Fokus auf die vorliegenden Strukturen. Die BAB Copolymere sollten hier als rheologische Modifikatoren wirken und eine Kontrolle der Viskosität über Assoziation und Netzwerkbildung ermöglichen. Parallel werden die verwendeten niedrigviskosen NADES, auch bezüglich ihrer Nanostruktur untersucht, was insbesondere durch Neutronendiffraktion erfolgen wird (in Kooperation mit den australischen Partnern). Die Nanostruktur sollte, abhängig von ihrer Zusammensetzung, mehr oder weniger ausgeprägt sein. Ein zentrales Ziel dieses Projektes ist es daraus Beziehungen zwischen der fluiden Nanostruktur der NADES und ihrer Fähigkeit zur Unterstützung von Selbstaggregationsprozessen herauszuarbeiten sowie die Frage zu beantworten, wie die Struktur der dort vorliegenden Aggregate an die Nanostruktur der NADES gekoppelt ist. Zusammenfassend soll das Projekt ein grundlegendes Verständnis von Aggregationsprozessen in unterschiedlichen NADES liefern, auf dessen Basis dann maßgeschneiderte Aggregation in NADES mit Hilfe von niedrig- und hochmolekularen Amphiphilen ermöglicht wird, die entsprechend auch an die molekulare Struktur eines gegebenen NADES adaptiert ist.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Australien
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Dr. Livia Salvati Manni; Professor Dr. Gregory Warr