Fakultätsbericht 2016-2017

Professur für Organische Chemie Prof. Dr. Thomas Heinze Forschungsschwerpunkte  Studium von Lösungsmitteln zur Umformung und chemischen Funktionalisierung von Polysacchariden  Synthese von Polysaccharidderivaten durch Anwendung neuer Synthesemethoden (in situ-Aktivierung von Carbonsäuren, reaktive Plattformverbindungen, Schutzgruppentechnik)  Ermittlung von Struktur-Eigenschafts-Beziehungen; Analytik von Polysacchariden und Polysaccharidderivaten auf unterschiedlichen Strukturebenen  Modifizierung von Oberflächen durch Beschichtung mit Polysaccharid-basierten Monolagen zur Anbindung von Biomolekülen und speziellen Chromophoren für Sensoranwendungen 48 — FORSCHUNG In diesem DFG-Projekt wurden neuartige Hybrid- materialien aus biokompatiblen Polymeren und Nanopartikeln erforscht. Dextranester konnten durch Veresterung des Dextrans mit gesättigten Fettsäuren durch in situ -Aktivierung hergestellt werden. Oleatumhüllte magnetische Eisenoxid- nanopartikel (MNP) konnten homogen in eine Matrix aus schmelzbarem Dextranester eingebet- tet werden. Diese MNP bestehen aus einem Mag- netit-Maghämit-Mischkristall mit einer spezifi- schen Magnetisierung nach der Umhüllung von 68,8 Am 2 /kg und einer Koerzitivfeldstärke von 2,5kA/m. Durch die Kombination von definiert schmelzendem Biopolymerester und den hydro- phob umhüllten MNP werden durch ein reprodu- Hybridmaterialien aus magnetischen Nanopartikeln und schmelzbaren Biopolymeren für neuartige Remote-Controlled-Release-Systeme zierbares Verfahren Komposite erhalten, in de- nen die Partikel homogen verteilt sind und nur kleine (bis 1  m) Aggregate bilden. Durch die Steuerung von Dimension und Geo- metrie der Hybridmaterialien und einer definier- ten Konzentration der MNP können diese Nano- komposite durch Anlegen eines magnetischen Wechselfeldes gezielt erwärmt und sogar ge- schmolzen werden, wie sich durch Untersuchun- gen mit einer IR-Kamera belegen lässt (Abb. 1). Neben diesem Effekt wurde als weiteres sehr interessantes Phänomen eine Selbststrukturie- rung des Materials beobachtet, die mit Raman- Messungen näher untersucht werden konnte. Es zeigte sich, dass dieser Prozess nicht durch Ver- unreinigungen oder Einschlüsse initiiert wird, sondern ein echter Phasenseparationsvorgang ist. Durch Korrelation mit Raman-Untersuchungen an Schmelzen kann darauf geschlossen werden, dass die sich bildenden Ringstrukturen hoch or- ganisierte, aber nicht-kristalline Bereiche sind. [1] Müller, R., Zhou, M., Dellith, A., Liebert, T., Heinze, T. (2017): Meltable magnetic biocomposites for controlled release. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, DOI: 10.1016/ j.jmmm.2016.09.031. [2] Müller, R., Zhou, M., Liebert, T., Landers, J., Salamon, S., Webers, S., Dellith, A., Borin, D., Heinze, T., Wende, H. (2017): Mobility investigations of magnetic nanoparticles in biocomposites. Materials Chemistry and Physics, DOI: 10.1016/j.matchemphys.2017.02.046. [3] Samuel, A.Z., Zhou, M., Ando, M., Mueller, R., Liebert, T., Heinze, T., Hamaguchi, H. (2016): Determination of percent crystallinity of side- chain crystallized alkylated-dextran derivatives with Raman spectroscopy and multivariate curve resolution. Analytical Chemistry, DOI: 10.1021/acs.analchem.5b04075. Abb. 1. IR-Thermographie von Kompositschichten im magnetischen Wechselfeld; Probe: Dextranpalmitat (DS = 2.69) mit 1% MNP, 50 µm dick, nach 60, 180 und 300 s Feldanregung. Foto: M. Zhou.