pH- und temperaturinduzierte Selbstorganisation von bis- und tris-hydrophilen Polymeren und Hybridpartikeln zu Hydrogelen

• Antragsteller: Professor Dr. Axel Müller
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle und Theoretische Polymerphysik
• Förderung: Förderung von 2006 bis 2011
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 27952761

Wir wollen Polymerstrukturen synthetisieren, die durch Selbstorganisation pH- und temperaturabhängige Hydrogele bilden. Hierzu wollen wir bis- oder tris-hydrophile Blockco- und terpolymere aus pH-sensitiven Polymeren, z. B. Poly[meth]acrylsäure (P[M]AA) oder Poly(2-vinylpyridin) (P2VP), Polymeren mit LCST-Verhalten, z.B. Poly(N-isopropylacrylamid) (PNIPAAm) oder Polypropylenoxid (PPO) und neutralen wasserlöslichen Polymere, z. B. Polyethylenoxid (PEO), auf unterschiedliche Arten und mit unterschiedlich verzweigten Strukturen kombinieren. Triblockterpolymere, z.B. P2VP-b- PEO-/>-PNIPAAm können je nach pH-Wert und Temperatur unterschiedliche Kern-Schale-Corona-Mizellen ausbilden, die dann bei pH/Temperaturänderung Hydrogele mit PEO-Ketten bilden sollten. Hydrogele auf der Basis von ABCBA Pentablockcopolymeren mit einem wasserlöslichen Mittelblock und pH- bzw. temperatursensitiven A- und B-Blöcken, z.B. PMAA-b-PPO-b-PEO-b-PPO-b-PMAA, können ihre Größe und Struktur in Abhängigkeit von pH und Temperatur verändern. Unter Bedingungen bei denen nur der ABlock unlöslich ist bildet sich zunächst ein Hydrogel, dessen Größe (Kontraktion/Quellung) je nach Natur des B- Blocks über pH oder Temperatur gesteuert werden kann. Sternblockcopolymere mit z. B. langen PAA-Ketten im Kern und einer PNIPAAm-Schale (oder umgekehrt, oder auch mit einem PEO-Mittelblock) sollten je nach pH und Temperatur molekulardispers gelöst sein bzw. ein Hydrogel bilden, bei dem die Verknüprungspunkte durch kollabiertes PNIPAAm oder PAA gebildet werden und die hydrophilen Ketten je nach pH und Temperatur unterschiedlich expandieren. Im Zentrum solcher Sterne können Silica-, Silsesquioxan- oder magnetische Nanopartikel stehen, wodurch sich Hybrid-Hydrogele, bzw. Ferrohydrogele mit definierter Anordnung der anorganischen Partikel bilden sollten.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1259: Intelligente Hydrogele
• Beteiligte Person: Dr. Holger Schmalz