TY  - THES
AB  - Gegenstand und Ziel dieser Arbeit war die Synthese und Charakterisierung eines photovernetzbaren und thermoresponsiven Hydrogelsystems für die spätere Verwendung als Biosensormatrix. Aufgrund ihrer unteren kritischen Lösungstemperatur (LCST) sind Poly(2-Oxazoline) für diese Art der Anwendung besonders gut geeignet. Zudem besteht die Möglichkeit, die LCST durch die gezielte Copolymerisation von verschiedenen Monomeren zu variieren, die sich aufgrund ihrer unterschiedlichen Seitenketten in ihrer Hydrophobizität unterscheiden.
Zu diesem Zweck wurde zunächst ein verbesserter Syntheseweg eines neuartigen Benzophenon-2-Oxazoline (BPOxa) basierenden Photovernetzers entwickelt und dieser mit verschiedenen 2-Alkyl-2-Oxazolinen (2-Ethyl-, 2-n-Propyl- und 2-isoPropyl-2-Oxazoline) copolymerisiert um zunächst den Einfluss auf den Trübungspunkt des jeweiligen BPOxa Copolymersystems zu untersuchen. Dabei wurde festgestellt, dass die Copolymerisation mit BPOxa eine starke Absenkung des Trübungspunktes im Vergleich zu den entsprechenden 2-Alkyl-2-Oxazolinen Homopolymeren zur Folge hat, welches aus der hohen Hydrophobizität der Benzophenonfunktionalität resultiert. Die anschließende Herstellung von Hydrogelschichten aus den entsprechenden Copolymeren erfolgte durch die Bestrahlung mit UV Licht mit einer Wellenlänge von 365 nm. Diese Schichten wurden dann unter der Verwendung von Oberflächenplasmonenresonanz- / Optische Wellenleitermoden-Spektroskopie (SPR/OWS) hinsichtlich ihres Quellverhaltens in Wasser untersucht. Dabei wurde festgestellt, dass höhere Bestrahlungsdosen zu niedrigeren Quellgraden führen, was aus der höheren Vernetzungsdichte innerhalb der entsprechenden Hydrogelschichten resultiert. Zusätzlich wurde noch die Phasenübergangstemperatur sowie das Quellverhalten in Abhängigkeit von der Zusammensetzung der Copolymere untersucht. Hier zeigte sich, dass sowohl die Phasenübergangstemperatur als auch das Quellverhalten mit dem jeweiligen Trübungspunkt der entsprechenden Copolymere korreliert.
Ein weiteres Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung einer multifunktionellen Sensormatrix für die Verwendung als SPR Biosensor. Zu diesem Zweck wurde ein 2-Azid-2-Oxazoline (AzOxa) Derivat entwickelt, welches einerseits zur Anbindung von Analyt-spezifischen Liganden dienen kann oder aber zur Verbesserung der Antifouling-Eigenschaften der entsprechenden Hydrogelmatrix. Dazu wurde zunächst der Einfluss des 2-Azid-2-Oxazoline Comonomers auf den Trübungspunkt von Poly(2-Ethyl-2-Oxazoline) und Poly(2-isoPropyl-2-Oxazoline) untersucht. Dabei wurde festgestellt, dass es zu einer linear verlaufenden Absenkung des Trübungspunktes mit zunehmendem AzOxa-Gehalt kommt. Diese Beobachtung steht im Widerspruch zu den zu erwartenden Ergebnissen, da sich die Polarität der Copolymere im Vergleich zu den entsprechenden Homopolymeren mit einem zunehmenden AzOxa-Gehalt ebenfalls erhöht. Zusätzlich wurden verschiedene Antifouling-Derivate (z.B.. Sulfo- und Carboxybetaine, Oligoethylenglycol und Oligoethylenglycol-sulfobetain) unter Verwendung der Kupfer-katalysierten Azid-Alkin-Cycloaddition (CuAAC) in die jeweiligen Polymere eingebunden. Die anschließend hergestellten Hydrogelschichten wurde dann unter Zuhilfenahme von SPR/OWS bezüglich ihres Quellverhaltens sowie ihrer Phasenübergangstemperatur charakterisiert. Dabei wurde festgestellt, dass der Quellgrad (SR) sehr stark durch die entsprechenden Antifouling-Derivate beeinflusst wird, wobei der geringste SR für unmodifizierte Polymere und der höchste SR für zwitterionische Polymersysteme gefunden wurde. Diese Ergebnisse basieren auf dem stärker hydrophilen Charakter der modifizierten Polymere, welcher mit dem Trübungspunkt der Copolymere korreliert.
Zusätzlich beinhaltet diese Arbeit die Synthese und Charakterisierung photovernetzbarer und thermoresponsiver Poly(N-isopropylacrylamid)- sowie photovernetzbarer Dextran-Hydrogelsysteme, welche in Anlehnung an bereits bestehende Publikationen hergestellt wurden. Die daraus resultierenden Anwendungen sind in den Publikationen beschrieben, die sich aus der Zusammenarbeit mit Jakub Dostalek und Wolfgang Knoll vom Austrian Institute of Technology - AIT ergeben haben.
AU  - Petri, Christian
DA  - 2018
KW  - Hydrogel
KW  - Poly(2-Oxazoline)
KW  - Untere kritische Lösungstemperatur
KW  - Biosensormatrix
KW  - Poly(2-oxazoline)
KW  - LCST
KW  - Benzophenone
LA  - eng
PY  - 2018
TI  - Synthesis and characterization of novel photocrosslinkable poly(2-oxazoline)-based hydrogel systems for the application as biosensor matrix
UR  - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:467-13072
Y2  - 2024-11-22T21:56:25
ER  -