Advanced Polymer Synthesis (Nachwuchsgruppe) Dr. Johannes C. Brendel Forschungsschwerpunkte Supramolekulare Strukturierung von Polymeren und deren Selbstassemblierung Kontrollierte Polymerisation verschiedener funktioneller Monomere und in situ Selbstassemblierungsprozesse Einfluss von Form, Größe und Reaktivität von Polymernanostrukturen auf deren Interaktion mit Humanzellen und Gewebe Im Fokus unserer Forschungsaktivitäten stehen generell die Synthese funktioneller Polymere bzw. Blockcopolymere und deren Selbstassemblierung zu hierarchisch aufgebauten Strukturen. Beispielsweise nutzten wir Wasserstoffbrückenbindungen, um die Form und Größe der Nanostrukturen gezielt zu beeinflussen (Abb. 1) [1]. Die passenden Polymerbausteine werden unter anderem mittels kontrolliert radikalischer Polymerisationsmethoden hergestellt. Ein spezielles Augenmerk galt hierbei in-situ Strukturierungsprozessen, wie der polymerisationsinduzierten Selbstassemblierung (PISA), bei der gleichzeitig Blockcopolymere synthetisiert und in Mizellen verschiedener Morphologie assembliert werden können [2]. In Zusammenarbeit mit dem Universitätsklinikum Jena untersuchten wir im Rahmen Design funktioneller Polymere und Nanostrukturen für die Anwendung in den Lebenswissenschaften des Sonderforschungsbereichs SFB 1278 „PolyTarget“ wie diese neuen Systeme mit Humangewebe und -Zellen interagieren (Abb. 2) [3]. Darüber hinaus wurden in Zusammenarbeit mit Industriepartnern auch die Polymerisation neuartiger Monomere im Detail untersucht und die Eigenschaften der resultierenden Materialien getestet [4]. [1] Gruschwitz, F. V., et al., (2021): Kinetically Controlling the Length of Self-Assembled Polymer Nanofibers Formed by Intermolecular Hydrogen Bonds. ACS Macro Lett., DOI: 10.1021/acsmacrolett.1c00296. [2] Sobotta, F. H., et al., (2021): Tuneable time delay in the burst release from oxidation sensitive polymersomes made by PISA. Angew. Chem. Int. Ed., DOI: 10.1002/anie.202108928. [3] Gardey, E., et al., (2020): Influence of Core Cross-Linking and Shell Composition of Polymeric Micelles on Immune Response and Their Interaction with Human Monocytes. Biomacromolecules, DOI: 10.1021/acs.biomac.9b01656. [4] Ziegenbalg, N., et al., (2021): Oxa-Michael polyaddition of vinylsulfonylethanol for aliphatic polyethersulfones. Polym. Chem., DOI: 10.1039/D1PY00256B. Abb. 1. Schematische Darstellung der Bildung von Polymernanofasern mittels Wasserstoffbrückenbindungen (oben) und Elektronenmikroskopieaufnahmen von kinetisch kontrollierten Faserstrukturen (unten). Abb. 2. Schematische Darstellung der selektiven Aufnahme von wurmartigen Mizellen (oben) in entzündetes Darmgewebe (links) gegenüber keiner Aufnahme in gesundes Gewebe (rechts). 76 — FORSCHUNG
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