Dokument: Suprastrukturen modifizierter Polysaccharide durch hydrophobe Wechselwirkungen in Wasser
| Titel: | Suprastrukturen modifizierter Polysaccharide durch hydrophobe Wechselwirkungen in Wasser | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=16864 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20101220-104307-3 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Müller, Bernd-Kristof [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. Dr. h.c. Ritter, Helmut [Gutachter] PD Dr. Schaper, Klaus [Gutachter] | |||||||
| Stichwörter: | organische Nanopartikel, Click-Chemie, Wirt-Gast-Systeme, Cyclodextrin, hyperverzweigte Polymere | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 500 Naturwissenschaften und Mathematik » 540 Chemie | |||||||
| Beschreibungen: | Die vorliegende Arbeit berichtet über die Synthese und Komplexbindungseigenschaften von organischen Nanopartikeln, deren Oberfläche dicht mit β-Cyclodextrin (βCD) modifiziert ist. Eine einfache und effiziente Herstellung dieser βCD-Strukturen auf Basis von hyperverzweigtem Polyglycerol und mono-6I-Azido-6I-desoxy-βCD wird vorgestellt. Schlüsselschritt zur dichten Oberflächenmodifikation war die Azid-Alkin-Click-Reaktion. Die hergestellten βCD-Nanopartikel sind multifunktionelle hochgeordnete supramolekulareWirtmoleküle. Ihre Eignung für die Bildung assoziativer Komplexe nach dem Wirt-Gast-Prinzip wurde im Folgenden untersucht.
Durch Isotherme-Titrationscalorimetrie mit Kaliumadamantylcarboxylat wurde gezeigt, dass alle βCD-Kavitäten der Partikel für Gastmoleküle zugänglich sind. Untersuchungen mit Kongorot als Gastmolekül mit zwei Bindungsstellen stellten die strukturelle Rigidität der Partikel unter Beweis. Hier wurde die Bildung von pseudo-Chelatkomplexen beobachtet, die zu einer supramolekularen Vernetzung der βCDPartikel führte. Durch Zugabe des nichtionischen Tensids Triton® X-100 zur wässrigen Lösung der βCD-Nanopartikel konnte eine stabile Oberflächenmodifizierung mit Poly(ethylenoxid)-Ketten erreicht werden. Dieses Experiment zeigt, dass die Herstellung von unterschiedlichen organischen Nanopartikeln auf Basis der hier präsentierten βCD-Partikel durch supramolekulare Oberflächenmodifikation prinzipiell möglich ist. In rheologischen Studien zur Bildung kolloidaler Lösungen durch supramolekulare Partikel aus endgruppenfunktionalisiertem Poly(ethylenglycol) (PEG) und den βCDPartikeln wurde gezeigt, dass das Fließverhalten des Systems vollständig durch die Wahl dreier Parameter gesteuert werden kann: Zahl der βCD-Moleküle auf dem Nanopartikel, mittlere Molmasse des PEGs und die Komplexbildungskonstante von βCD und der an PEG gebundenen Endgruppe. Durch Mischung der βCD-Nanopartikel mit Gelatine wurden schließlich thermosensitive Partikel gebildet, die bei Temperaturen unterhalb der Körpertemperatur Dimensionen im μm-Bereich besaßen. Durch Aufheizen auf über 37 °C konnten diese Aggregate reversibel in die Größenordnung von wenigen hundert Nanometern degradiert werden. Ein weiterer Teil der Arbeit berichtet über Suprastrukturen gemischter nichtionischer Celluloseether inWasser am Beispiel von Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) und Hydroxyethylmethylcellulose (HEMC). Es wurde gefunden, dass einige Chargen von HPMC und HEMC zum Teil ausgedehnte sternförmige Aggregate bilden. Wässrige Lösungen eines Großteils der Proben enthielten jedoch vornehmlich sehr kleine Aggregate. Für den Aufbau der Suprastrukturen konnte kein Zusammenhang mit mittlerer Molmasse oder Substitutionsgrad der Celluloseether nachgewiesen werden.The present thesis reports the synthesis and complexation ability of organic nanoparticles whose surface is densely capped with β-cyclodextrin (βCD). A both simple and efficient synthesis is presented which was based upon hyperbranched polyglycerol as a core molecule. Dense capping with βCD was achieved by azide-alkyne-click-reaction with mono-6I-azido-6I-desoxy-βCD. The thus produced multifunctional and highly structured βCD-nanoparticles are convenient host-molecules in supramolecular host guest-complexes. This was proved in further studies presented below. By isothermal-titration calorimetry with potassium-1-adamantylcarboxylate it was shown that all βCD-cavities on the particles were available for guest molecules. Investigations with congo red as a guest molecule with two binding sites proved the structural rigidity of the particles. Here, the formation of pseudo-chelate complexes was observed, leading to a supramolecular network of the particles. By addition of the nonionic tenside Triton® X-100 to the aqueous solution of the βCD-nanoparticles, a stable surface modification with poly(ethylene oxide) could be achieved. This experiment confirmed that the formation of versatile organic nanoparticles based on the presented βCD-particles is possible in principle by supramolecular surface modification. Rheological studies of colloidal solutions from supramolecular particles of poly(ethylene glycol) (PEG) modified with hydrophobic end groups and βCDnanoparticles revealed that the flow behavior of the system could be controlled completely by the choice of three parameters: the number of βCD-molecules bonded to a particle, the average molecular weight of PEG and the dissociation constant of βCD and the end group of the modified PEG-species. Finally, by mixing βCD-nanoparticles and gelatin, supramolecular thermosensitive particles were formed which had a dimension of several μm below body temperature. By heating above 37 °C these particles were degraded reversibly to some hundred nanometers. Another part of this thesis reports on suprastructures of nonionic cellulose ethers in water. As nonionic cellulose ethers, hydroxyethyl methylcellulose (HEMC) and hydroxypropyl methylcellulose (HPMC) were employed. It was found that some lots of HPMC and HEMC formed extended star-shaped aggregates. However, aqueous solutions of most of the samples contained only small aggregates. No correlation of the formation of large aggregates and the average molecular weight or degree of substitution was found. | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Chemie » Organische Chemie und Makromolekulare Chemie | |||||||
| Dokument erstellt am: | 20.12.2010 | |||||||
| Dateien geändert am: | 17.12.2010 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 25.10.2010 | |||||||
| Datum der Promotion: | 24.11.2010 |
