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Die Umsetzung von Dextranen mit Fettsäuren erfolgt ab-
baufrei unter milden Reaktionsbedingungen nach in-situ
Aktivierung mit Iminiumchlorid. Die Dextranfettsäureester
zeichnen sich durch eine Schmelztemperatur aus, die im
Bereich von 30-140 °C einstellbar ist. Die Dextranfettsäu-
reester konnten sogar mit hydrophob modifizierten Eisen-
oxid-Nanopartikeln gemischt und über ein Extrusionsver-
fahren zu Kompositmaterialien umgeformt werden. Die
Elektronenmikroskopie belegt die gleichmäßige Verteilung
der magnetischen Nanopartikel in der Matrix, deren ther-
mische Eigenschaften durch die Nanopartikel nicht beein-
flusst werden. Nach Anlegen eines alternierenden magneti-
schen Feldes kann der Komposit innerhalb von wenigen
Minuten aufgeschmolzen werden und erstarrt nach dem
Abschalten des Magnetfeldes wieder. Dieser Vorgang ist
mehrfach reversibel.
FORSCHUNG — 43
Hybridmaterialien aus magnetischen Nanopartikeln und schmelzbaren Biopolymeren für neuartige
Remote-Controlled-Release-Systeme
Die Arbeitsgruppe ist in Verbund-
projekte auf internationaler Ebene
eingebunden. Zum einen stellt die
European Polysaccharide Network
of Excellence (EPNOE) Association
einen Zusammenschluss von 16
Arbeitsgruppen dar, die auf dem
Gebiet der Polysaccharide forschen
und gemeinsame Projekte erarbei-
ten. Ein Ergebnis ist das europäische
Verbundprojekt „Polysaccharide
bioshapes – chemical design and
shaping into new biomaterials“, das
gegenwärtig der Frage nachgeht,
wie neue Anwendungsfelder für
holzbasierte Rohstoffe erschlossen
werden können. Beispielsweise sol-
len Nanopartikel auf der Basis von
Cellulose erzeugt werden, die Farb-
stoffe tragen und einfach mit Anti-
körpern gekoppelt werden können,
um die Nachweisgrenzen von immu-
nologischen Testsystemen deutlich
zu verbessern. Darüber hinaus ist
die Arbeitsgruppe im COST-
Programm „Innovative applications
of regenerated wood cellulose fib-
res“ aktives Mitglied. Anliegen des
Kooperationsprojektes ist es, leis-
tungsfähige Produkte, wie Fasern,
Schäume und Nanomaterialien aus
Holz zu entwickeln. Über die For-
schung hinaus spielt die Weiterbil-
dung eine große Rolle, die durch
regelmäßige thematische Vor-
tragsveranstaltungen realisiert wird.
Beispielsweise wurde im April 2015
ein Symposium mit 50 Teilnehmern
zum Thema „Vorbehandlung und
Lösen von Cellulose“ an der FSU
Jena organisiert.
Einen neuartigen Klebstoff ent-
wickeln wir im EXIST-Projekt
„dextrinova“. Der Schmelzkleber
verbindet nicht nur zuverlässig und
schnell beinahe jedes Material. Er ist
dazu noch leicht zu handhaben,
vollständig biologisch abbaubar und
zudem ein reines Naturprodukt.
Abb. 3. Extrusion thermoplastischer Stärkeester. Foto: Jens Schaller, TITK Rudolstadt
Abb. 2. Wärmeentwicklung in einem Komposit aus
Dextranpalmitat und Eisenoxidnanopartikeln
im magnetischen Wechselfeld. Grafik: Thomas Heinze
Verbundprojekte auf internationaler Ebene
[2] Zhou M., Liebert T., Müller E., Dellith A., Gräfe C., Clement J.H., Heinze T.
(2015): Magnetic biocomposites for remote melting Biomacromolecules.
DOI 10.1021/acs.biomac.5b00540.