Nanostrukturierte Polymermaterialien (W2) Prof. Dr. Felix H. Schacher Forschungsschwerpunkte Kontrollierte/ lebende Polymerisationsmethoden Nanostrukturierte Materialien durch Selbstorganisation (Membranen, kompartimentierte Mizellen) Hybridmaterialien (organisch / anorganisch, organisch / organisch) Responsive Materialien Polyelektrolyte, Polyampholyte, Polyzwitterionen Polymermaterialien im Kontext biomedizinischer Anwendungen Polyampholyte und Polyzwitterionen finden vielfältig Anwendung, beispielsweise bei der Wasseraufbereitung oder der Modifizierung von Oberflächen (z.B. Anti-Fouling). Wir haben über die letzten Jahre synthetischen Zugang zu derartigen Materialien mit einer sehr hohen Ladungsdichte pro Monomer-Einheit erlangt, beispielsweise für Polydehydroalanin (PDha) oder für Poly(2-acrylamidoglycolsäure) (PAGA) als potenten polymeren Chelator. Die Polymere und Blockcopolymere können durch freie radikalische oder auch kontrollierte/ lebende Polymerisationsmethoden erhalten werden. Nach Entschützung weisen die erhaltenen Polymere je nach pH-Wert kationische, zwitterionische oder anionische Ladung auf. Uns interessiert hier die pH- und Ionenstärke-abhängige Polyampholyte und Polyzwitterionen — Synthetischer Zugang und Anwendungen Löslichkeit sowie die reversible Adsorption gegensätzlich geladener weiterer Polyelektrolyte, Proteine oder Sondenmoleküle. Weiterhin verwenden wir PDha als reaktives Polymerrückgrat zur Herstellung von Pfropfcopolymeren und Hydrogelen. Gerade im Falle der Pfropfcopolymere konnten wir über die letzten Jahre vielfältige Anwendungsmöglichkeiten demonstrieren, beispielsweise als Sensoren (Abb. 1) oder als Template für Nanolegierungen. [1] J. B. Max, K. Kowalczuk, M. Köhler, C. Neumann, F. Pielenz, L. V. Sigolaeva, D. V. Pergushov, A. Turchanin, F. Langenhorst, F. H. Schacher (2020): Polyampholytic Poly(dehydroalanine) Graft Copolymers as Smart Templates for pH-Controlled Formation of Alloy Nanoparticles. Macromolecules, 53, 4511-4523. [2] P. Biehl, P. Wiemuth, J. C. Garcia-Lopez, M.-C. Barth, A. Weidner, S. Dutz, K. Peneva, F. H. Schacher (2020): Weak Polyampholytes at the Interface of Magnetic Nanocarriers: A Facile Catch-and-Release Platform for Dyes. Langmuir, 36, 6095-6105. [3] P. Hummel, A. M. Lechner, K. Herrmann, P. Biehl, C. Rössel, L. Wiedenhöft, F. H. Schacher, M. Retsch (2020): Thermal Transport in Ampholytic Polymers: The Role of Hydrogen Bonding and Water Uptake. Macromolecules, 53, 5528-5537. [4] J. B. Max, A. Nabiyan, J. Eichhorn, F. H. Schacher (2021): TripleResponsive Polyampholytic Graft Copolymers as Smart Sensors with Varying Output. Macromol. Rapid Commun., 2000671. [5] A. Nabiyan, J. B. Max, F. H. Schacher (2022): Double hydrophilic copolymers — synthetic approaches, architectural variety, and current application fields. Chem. Soc. Rev., 51, 995-1044. Abb. 1. PDha-basierte Pfropfcopolymere als Sensoren für pH-Wert, Temperatur, sowie die Anwesenheit von Spuren bestimmter mehrwertiger Metallkationen. Abbildung aus Ref. [4]. 68 — FORSCHUNG
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