Chirale, Induzierte Selbstassemblierung in der kationischen Ringöffnungspolymerisation von 2-Oxazolinen zur Synthese kovalent vernetzter Nanostrukturen mit chiralem Kern

• Antragstellerin: Professorin Dr. Meike Leiske
• Fachliche Zuordnung: Polymermaterialien
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 563027621

Seit ihrer Entdeckung haben Poly(2-Oxazoline) (POx) erhebliche Aufmerksamkeit für Anwendungen im Bereich der Lebenswissenschaften erhalten. Das Interesse an dieser Polymerklasse leitet sich speziell von den geringen Anlagerungseigenschaften oder "Stealth"-Eigenschaften hydrophiler POx ab. Aufgrund des synthetischen Weges über die kationische Ringöffnungspolymerisation (CROP) wurden in der Vergangenheit jedoch hauptsächlich lineare POx hergestellt. Diese lhaben zumeist vergleichbar niedrige Molmassen und werden folglich im biologischen Umfeld (v.a. im Organismus) zu schnell renal ausgeschieden. Folglich gibt es zunehmend Forschung bezüglich der Herstellung nichtlinearer, hochmolekularer POx durch verschiedene Techniken - von multifunktionalen Initiatoren und Terminierungsagenten bis hin zur post-polymeren Vernetzung und der Herstellung von Nanostrukturen (z. B. bürstenförmige Polymere) durch Kombination mit anderen Polymerisationstechniken (z. B. kontrollierte radikalische Polymerisationstechniken). Eine bisher weitestgehend unerforschte Strategie zur Entwicklung hochmolekularer POx mit definierter Morphologie (z. B. spherisch oder wurmartig) ist die Anwendung der polymerisationsinduzierten Selbstassemblierung (PISA), die bereits für kontrollierte radikalische Polymerisationstechniken wie die reversible Addition-Fragmentierung-Kettenübertragung (RAFT)-Polymerisation und die Ringöffnungs-Metathese-Polymerisation (ROMP) etabliert wurde. Anhand dieser Techniken wurde gezeigt, dass PISA in reproduzierbarer Weise definierte makromolekulare Architekturen liefern kann. Weiterhin ermöglicht PISA die Synthese definierter anspruchsvoller Nanostrukturen mit chiralem Kern, z.B. Nanohelices. Aus diesem Grund zielt dieses Projekt darauf ab, die Herstellung nichtlinearer POx über die induzierte chirale Selbstassemblierung in der kationionischen Ringöffnungspolymerisation (CROPICSA) zu etablieren und final kernvernetzte Nanostrukturen mit chiralem kationischem Kern herzustellen. Wir werden 2-Oxazolin-Monomere mit einer tert-Butyloxycarbonyl (Boc)-Schutzgruppe aus chiralen aliphatischen chiralen α-Aminosäuren synthetisieren und ihre Polymerisierbarkeit sowie die Löslichkeit der resultierenden Polymere in relevanten Lösungsmitteln untersuchen. Wir werden diese Bedingungen dann auf eine Kettenverlängerungsreaktion eines löslichen, reaktiven Blocks anwenden und die Assemblierung der resultierenden Polymere während der CROPICSA untersuchen. Schließlich werden wir die im Rahmen des Projekts etablierten Reaktionsbedingungen auf ein vernetztes System erweitern, indem wir während der Kettenverlängerungsreaktion einen bifunktionalen Monomer einspeisen, um schließlich vernetzte Nanostrukturen zu schaffen, die auf einen Redox-Stimulus reagieren und daher durch Zugabe eines Reduktionsmittels gespalten werden können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen