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Professur für Nanostrukturierte Polymermaterialien
Prof. Dr. Felix H. Schacher
ProExzellenz-Professur
Forschungsschwerpunkte
Kontrollierte/lebende Polymerisationsmethoden
Nanostrukturierte Materialien durch Selbstorganisation: Polymer-basierte Membranen, Mizellen mit
mehreren Kompartimenten
Hybridmaterialien (organisch/anorganisch, organisch/organisch)
Polymermaterialien für biomedizinische Anwendungen
Polyelektrolyte und Polyampholyte
Responsive Materialien
46 — FORSCHUNG
Nanoskalige Materialien mit einem Metall/Metalloxid
Kern und einer Polymerhülle erlauben es, vielfältige Ei-
genschaften in einem einzigen Material zu kombinieren.
In diesem Zusammenhang beschäftigen uns mit verschie-
denen Beispielen (Abb. 1):
(1) Superparamagnetische Eisenoxid-Nanopartikel (NP)
werden mit Polyelektrolyten und Polyampholyten durch
elektrostatische Adsorption umhüllt. Dadurch durch erhal-
ten wir Nanomaterialien, die externe Magnetfelder an-
sprechbar sind und zusätzlich eine je nach pH-Wert und
Ionenstärke geladene Polymerhülle aufweisen. Dadurch
erhoffen wir uns Einfluss auf die Wechselwirkung der NP
mit biologischen Medien (z. B. Adsorption von Proteinen)
und Zellkulturen, oder aber die Steuerung des Aggregati-
onsverhaltens.
(2) Polymere und Blockcopolymere mit einer endständi-
gen Thiol-Funktionalität sind hervorragende Liganden für
Gold-NP. Wir betrachten Systeme, bei denen die Ligan-
denhülle im Nachgang quervernetzt werden kann. Da-
durch ist die Mobilität der Liganden stark eingeschränkt
und ein Liganden-Austausch zwischen unterschiedlichen
NP kann vermieden werden. Perspektivisch wollen wir so
zu maßgeschneiderten Hybridpartikeln mit einstellbarer
Dichte an funktionellen Gruppen auf der Oberfläche
gelangen.
(3) SiO
2
-NP können durch den Stöber-Prozess in ver-
schiedenen Größen (ca. 10 – 500 nm) nahezu monodis-
pers hergestellt werden. Im nächsten Schritt werden
Polymere mit einer terminalen Triethoxysilyl-Gruppe
durch Co-Kondensation kovalent aufgepfropft. Im Falle
von Poly(2-Ethyl-2-Oxazolin)en kann die Schale dann
durch saure Hydrolyse zu Polyethylenimin umgewandelt
werden. Derartige Hybridmaterialien mit einer polykatio-
nischen Hülle sind im Kontext biomedizinischer Anwen-
dungen von Interesse.
Abb. 1. Darstellung verschiedener Arten von Kern-Schale-
Hybridpartikeln: elektrostatische Adsorption von Polyelektrolyten
auf Eisenoxid-Nanopartikel; vernetzbare Blockcopolymerliganden
auf Gold Nanopartikel; kovalent aufgepfropfte
Polymerhülle auf SiO2 Nanopartikel.
Kern-Schale-Hybridpartikel