FOR 1145:  Structure Formation of Synthetic Polyphilic Molecules with Lipid Membranes

• Subject Area: Chemistry
• Term: from 2010 to 2018
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 80053741

• Final Report Year: 2020

Final Report Abstract

Es konnte gezeigt werden, dass neuartige polyphile (Makro)moleküle in Lipidmono- und -doppelschichten eingebaut werden. Besonders berücksichtigt wurde die Chiralität der polyphilen Moleküle und der Lipide. Der Einbau konnte mit speziellen mikroskopischen Methoden (Brewsterwinkelmikroskopie (BAM), Epifluoreszenzmikroskopie und Elektronenmikroskopie (TEM, cryo-TEM), Fluoreszenz-Korrelations-Spektroskopie (FCS), Fluoreszenz Recovery nach Fotobleichen (FRAP)), spektroskopischen Techniken (Infrarotreflexionsabsorptionsspektroskopie (IRRAS), NMR-Spektroskopie) und kalorischen Techniken (isotherme Titrationskalorimetrie (ITC), Differential Scanning Kalorimetrie (DSC)) nachgewiesen werden. Das grundlegende Ziel der Herstellung von künstlichen Nanostrukturen an und in Membranen wurde somit erreicht. Zur theoretischen Beschreibung wurden numerische Methoden der Quantenchemie mit klassischquantenchemischen Simulationen (Hybrid-QM/MM Methoden) kombiniert. Es gab eine starke Wechselwirkung zwischen den unterschiedlichen Projekten der Forschergruppe. Dies dokumentiert sich auch in den vielen gemeinsamen Publikationen und in dem gemeinsamen Sonderband der Zeitschrift polymers.

Publications

• Synthesis and Organization of Three-Arm-Star PIB-PEO Block Copolymers at the Air/Water Interface: Langmuir- and Langmuir-Blodgett Film Investigations. Macromol. Chem. Phys. 2010, 211 (2), 204-214
  M. Rother, H. Barqawi, D. Pfefferkorn, J. Kressler, W. H. Binder
  (See online at https://doi.org/10.1002/macp.200900435)
• Hybrid lipid/polymer giant unilamellar vesicles: Effects of incorporated biocompatible PIB-PEO block copolymers on vesicle properties. Soft Matter 2011, 7, 8100-8110
  M. Schulz, D. Glatte, A. Meister, P. Scholtysek, A. Kerth, A. Blume, K. Bacia, W. H. Binder
  (See online at https://doi.org/10.1039/C1SM05725A)
• A T-shaped amphiphilic molecule forms closed vesicles in water and bicelles in mixtures with a membrane lipid J. Phys. Chem. B. 116, 4871-4878
  P. Scholtysek, A. Achilles, C. Hoffmann, B. Lechner, A. Meister, S. Reuter, C. Tschierske, K. Saalwächter, K. Edwards, A. Blume
  (See online at https://doi.org/10.1021/jp207996r)
• Controlling the Localization of Polymer-Functionalized Nanoparticles in Mixed Lipid/Polymer Membranes. ACS-Nano 6, 2012, 8713–8727
  Adekunle, O.; Schulz, M.; Lechner, B.-D.; Scholtysek, P.; Bacia, K.; Blume, A.; Kressler, J.; Binder, W. H.
  (See online at https://doi.org/10.1021/nn3023602)
• Formation of 2D spherulites in Langmuir films of amphiphilic T-shaped liquid crystals. J. Coll. Interf. Sci., 372, 192–201, 2012
  S. Reuter, E. Amado, K. Busse, M. Kraska, B. Stühn, C. Tschierske, J. Kressler
  (See online at https://doi.org/10.1016/j.jcis.2012.01.036)
• Organization of T-Shaped Facial Amphiphiles at the Air/Water Interface Studied by Infrared Reflection Absorption Spectroscopy. J. Phys. Chem B, 2012, 116, 12245–12256
  C. Schwieger, B. Chen, C. Tschierske, J. Kressler, A. Blume
  (See online at https://doi.org/10.1021/jp306612k)
• Controlling molecular recognition via lipid/polymer - domains in vesicle membranes. Angew. Chem., 2013, 125(6), 1877-82
  Schulz, M.; Werner, S.; Bacia, K.; Binder, W. H.
  (See online at https://doi.org/10.1002/anie.201204959)
• Binding of Amphiphilic and Triphilic Block Copolymers to Lipid Model Membranes: The Role of Perfluorinated Moieties. Soft Matter, 2014, 10, 6147-6160
  Schwieger, C.*; Achilles, A.; Scholz, S.; Rüger, J.; Bacia, K.; Saalwaechter, K.; Kressler, J.; Blume, A.
  (See online at https://doi.org/10.1039/c4sm00830h)
• Phase Changes in Mixed Lipid/Polymer Membranes by Multivalent Nanoparticle Recognition. Langmuir 2014, 30, 259-267
  Olubummo, A.; Schulz, M.; Schöps, R.; Kressler, J.; Binder, W. H.
  (See online at https://doi.org/10.1021/la403763v)
• Dendritic Domains with Hexagonal Symmetry Formed by X-Shaped Bolapolyphiles in Lipid Membranes. Chemistry Eur. J. 24, 2015, 8840-8850
  Werner, S.; Ebert, H.; Achilles, A.; Poppe, S.; Lechner, B.-D.; Blume, A.; Saalwächter, K.; Tschierske, C.; Bacia, K.
  (See online at https://doi.org/10.1002/chem.201405994)
• Molecular arrangement of symmetric and non-symmetric triblock copolymers of poly(ethylene oxide) and poly(isobutylene) at the air/water interface. Journal of Colloid and Interface Science 2015, 437 (0), 80
  Fuchs, C.; Hussain, H.; Schwieger, C.; Schulz, M.; Binder, W. H.; Kressler, J.
  (See online at https://doi.org/10.1016/j.jcis.2014.09.050)
• Temperature dependent in-plane structure formation of an X-shaped bolapolyphile within lipid bilayers. Langmuir 31, 2015, 2839-2850
  Lechner, B.-D.; Ebert, H.; Prehm, M.; Werner, S.; Meister, A.; Hause, G.; Beerlink, A.; Saalwächter, K.; Bacia, K.; Tschierske, C.; Blume, A.
  (See online at https://doi.org/10.1021/la504903d)
• Unusual triskelion patterns and dye-labelled GUVs: Consequences of the interaction of cholesterol-containing linear-hyperbranched block copolymers with phospholipids. Soft Matter, 11, 6106-6117, 2015
  Scholtysek, P.; Shah, S.W.H.; Müller, S.S.; Schöps, R.; Frey, H.; Blume, A.; Kressler, J.
  (See online at https://doi.org/10.1039/c5sm01017a)
• Unusual triskelion patterns and dye-labelled GUVs: Consequences of the interaction of cholesterol-containing linear-hyperbranched block copolymers with phospholipids. Soft Matter, 2015, 11, 6106-6117
  Scholtysek, P.; Shah, S. W.H.; Müller, S.; Schöps, R.; Frey, H.; Blume, A.; Kressler, J.
  (See online at https://doi.org/10.1039/c5sm01017a)
• Perfluorinated Moieties Increase the Interaction of Amphiphilic Block Copolymers with Lipid Monolayers. Langmuir (2016), 32 (32), 8102-15
  Schwieger, C.; Blaffert, J.; Li, Z.; Kressler, J.; Blume, A.
  (See online at https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.6b01574)
• Perfluorinated moieties increase the interation of amphiphilic block copolymers with lipid monolayers. Langmuir 32, 8102-8115, 2016
  Schwieger, C.; Blaffert, J.; Li, Z.; Kressler, J.; Blume, A.
  (See online at https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.6b01574)
• Self-Assembly of X-Shaped Bolapolyphiles in Lipid Membranes: Solid-State NMR Investigations. Langmuir 2016, 32, 673 − 682
  Achilles, A.; Bärenwald, R.; Lechner, B.-D.; Werner, S.; Ebert, H.; Tschierske, C.; Blume, A.; Bacia, K.; Saalwächter, K.
  (See online at https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.5b03712)