Fakultätsbericht 2016-2017 der Physikalisch-Astronomischen Fakultät

Forschung — 89 Abb. 2. Mittels eines kombinierten rechnerischen und experimentellen Ansatzes wird die Hydrophobizität von Polymeren systematisch variiert um die höchstmögliche Speicherkapazität medizinischer Wirkstoffe zu erreichen. Im Jenaer Sonderforschungsbereich 1278 Poly- Target werden polymerbasierte, nanopartikuläre Trägermaterialien zur zielgerichteten Applikation von pharmazeutischen Wirkstoffen entwickelt. Im Vordergrund stehen Systeme, die zur Thera- pie von Krankheiten und Syndromen geeignet sind, deren Morbidität maßgeblich durch eine entzündliche Reaktion gekennzeichnet ist. Dabei sollen Struktur-Eigenschafts-Beziehungen von Polymeren bzw. Nanopartikeln und deren biologi- scher Wirkung ermittelt werden. Der Beitrag unserer Arbeitsgruppe ist mithilfe einer Kombination aus Computersimulationen und Experimenten neue Strategien zum maßge- schneiderten Design polymerer Nanomaterialien zu entwickeln, welche die höchstmögliche Spei- cherkapazität medizinischer Wirkstoffe sowie die maximale Effizienz zur Freisetzung dieser auf- weisen (Abb. 2). Erlebach A., Ott T., Otzen C., Schubert S., Czaplewska J., Schubert U. S., Sierka M. (2016): Thermodynamic compatibility of actives encap- sulated into PEG-PLA nanoparticles: In silico predictions and experi- mental verification. J. Comput. Chem., DOI: 10.1002/jcc.24449. Maßgeschneiderte multifunktionale Polymere und Nanopartikel auf Polymerbasis Nanokristalline Glaskeramiken mit niedriger Wärmeausdehnung Abb. 3. Änderung der Struktur und Phasenstabilität der Tief- (TT) und Hochtemperaturphase (HT) von BaZn 2 Si 2 O 7 (schwarze Kurve) durch Variation der che- mischen Zusammensetzung. Der Zellparameter a der HT-Phase zeigt eine negative thermische Dehnung. Glaskeramiken, deren Volumen konstant bleibt bei Variation der Temperatur, haben zahlreiche technische Anwendungen, von Kochfeldern bis hin zu Hochleistungslasern. Innerhalb einer vom BMBF finanzierten Forschergruppe wird ein Ver- fahren zur Herstellung einer gefügeoptimierten, nanokristallinen Glaskeramik erarbeitet, welche durch Variation der Zusammensetzung und der Herstellungsbedingungen eine einstellbare, nied- rige oder gar negative thermische Wärmedeh- nung zeigt. Hierzu sollen durch Anpassung der chemischen Zusammensetzung die Phasensta- bilität und thermische Dehnung gezielt kontrol- liert werden, was jedoch die experimentelle Cha- rakterisierung besonders umfangreich gestaltet. Unserer Beitrag sind ab initio-Moleküldynamik- simulationen zur Vorhersage der thermodynami- schen Stabilität sowie der thermischen Dehnung der relevanten Kristallphasen für verschiedene Zusammensetzungen. Erlebach A., Thieme K., Sierka M., Rüssel C. (2017): Structure and crystallization of SiO 2 and B 2 O 3 doped lithium disilicate glasses from theory and experiment. Phys. Chem. Chem. Phys., DOI: 10.1039/ C7CP04503D.