Endgruppendesign von Poly(2-Oxazolin)en für nanostrukturierte Materialien und schaltbare bioaktive Polymere

Abstract

Ziel dieser Arbeit war es über das Endgruppendesign von Poly(2-Oxazolin)en nanostrukturierte Materialien und schaltbare bioaktive Polymere herzustellen. Die vollständige Endgruppenfunktionalisierung von telechelen Poly(2-oxazolinen) konnte am Besipiel von Homopolymeren und ABA-Triblockcopolymeren mittels unterschiedlicher funktioneller Gruppen durchgeführt und mittels 1H-NMR-Spektroskopie und Elektrospray-Ionsiations-Massenspektrometrie (ESI-MS) nachgewiesen werden. Auf Grundlage von endgruppenfunktionalisierten ABA-Triblockcopolymeren konnten Polymersome gezielt hergestellt werden. Polymersome bestehen aus amphiphilen Blockcopolymeren, die sich selbst zu Vesikeln organisieren. Durch die Modifizierung der Endgruppen und der Variation der hydrophoben mittleren Polymerblöcke konnte die Stabilität und die Bildungswahrscheinlichkeit der Polymersome gesteuert werden. Eine Vernetzungsmethode von beidseitig mittels N,N-Bis(2-aminoethyl)ethylendiamin funktionalisierten Poly(2-methyloxazolin)en wurde über die Endgruppen etabliert. Da definierte Vernetzungspunkte vorliegen und gezeigt werden konnte, dass das mittlere Netzkettenmolekulargewicht dem der eingesetzten Polymere entspricht wurden erfolgreich Modellnetzwerke hergestellt. Auf Grundlage dieses Vernetzungsmechanismus wurden amphiphile Polymerconetzwerke (APCNs) durch die simultane Vernetzung von Poly(2-butyloxazolin) (PBuOx) und Poly(2-methyloxazolin) (PMOx) Homopolymeren hergestellt (HP-APCNs). Diese wurden hinsichtlich ihrer Nanostruktur und ihrer Quellungseigenschaften mit APCNs verglichen, die aus PMOx-b-PBuOx-b-PMOx Triblockcopolymeren aufgebaut sind (TB-APCNs). Die APCNs unterscheiden sich nur hinsichtlich der Segmente zwischen den Vernetzungspunkten und bilden ähnliche Nanostrukturen aus, zeigen aber entgegengesetzte Quellungsverläufe in Wasser und Tetrahydrofuran. Die Quellungsverläufe der HP-APCNs gleichen literaturbekannten APCNs. Die TB-APCNs hingegen weichen von diesen ab. Die Quellungsverläufe konnten durch Poly(2-phenyloxazolin) und Poly(2-heptyloxazolin) TB-APCNs bestätigt werden. Die Struktur der Netzwerksegmente der APCNs hat bei gleicher chemischer Zusammensetzung einen starken Einfluss auf die Quellungseigenschaften. Biozide PMOx konnten durch die Funktionalisierung mit einer bioziden und einer antimikrobiell nicht aktiven Satellitengruppen (SG) hergestellt werden. Diese SG wurde polymeranalog chemisch modifiziert was zu einem Aktivitätsverlust der Polymere führt. Die Hydrolyse konnte mittels 1H-NMR-Spektroskopie und ESI-MS nachgewiesen werden und der Aktivitätsverlust des Polymers durch die minimale inhibierende Konzentration (MIC) belegt werden. Die Hydrolyse der Satellitengruppe am Polymer und damit die Reduzierung der antimikrobiellen Aktivität konnte zusätzlich unter physiologischen Bedingungen mittels Enzymkatalyse erreicht werden.