FORSCHUNG — 87 Abb. 2. Schematische Darstellung von Polymeren (links), welche mittels HPLC (Mitte) untersucht werden mit Elutionsspuren (rechts). Aus Ref. [5]. Im modernen Gebiet der Lebenswissenschaften spielen quantitative Struktur-Eigenschaftsbeziehungen der Polymere oder nanomedizinischen Wirkstoffträger eine essentielle Rolle. Im modernen Gebiet der Nanomedizin beschäftigen wir uns insbesondere mit Polymeren welche StealthEigenschaften besitzen. Das klassische, nicht bioabbaubare, wasserlösliche Polymer ist das Polyethylenglykol (PEG). Es findet Verwendung in modernen medizinischen Wirkstoffformulierungen (z. B. in lipiden Nanopartikeln der aktuellen Impfstoffe). Im besonderen Fokus unserer Arbeiten stehen Alternativen zum PEG wie den Poly(2-oxazolinen) (POx) oder bioabbaubaren POx als möglicher Ersatz für nicht abbaubare PEG. Diese können wesentliche Bestandteile nanopartikulärer Wirkstoffträgersysteme sein. Neben der hydrodynamischen und Lichtstreuanalyse verwenden wir die Chromatographie (HPLC), optimiert für Selektivitäten hinsichtlich der Endgruppen bzw. Zusammensetzung der Polymere. Unsere Entwicklungen ermöglichen uns ebenfalls die Zusammensetzung nanopartikulärer Wirkstoffträgersysteme zu bestimmen. Mittels Kooperationspartnern gelingt uns der Brückenschlag von der Synthese über die Formulierung bis hin zur Anwendung der Systeme durch Makromolekulare und kolloidale Systeme für die Lebenswissenschaften Herstellung quantitativer Struktur-Eigenschaftsbeziehungen auch in biologischen Flüssigkeiten. [4] Anufriev I., Klein T., Hoeppener S., Brendel J. C., Nischang I. (2025): Supramolecular polymer bottlebrushes: In situ assessment of noncovalent assemblies in human serum by analytical ultracentrifugation. Macromolecular Rapid Communications, DOI: 10.1002/ marc.202400890. [5] Tsarenko E., ..., Nischang I. (2024): Unveiling the power of liquid chromatography in examining a library of degradable poly(2-oxazoline)s in nanomedicine applications. Journal of Materials Chemistry B, DOI: 10.1039/D4TB01812E. [6] Tsarenko E., Schubert U. S., Nischang I. (2023): Nanoparticle formulation composition analysis by liquid chromatography on reversedphase monolithic silica. Analytical Chemistry, DOI: 10.1021/ acs.analchem.2c04277. Makromoleküle und kolloidale Systeme für die Energiewissenschaften Das junge Gebiet der Polymere und deren Energieanwendungen hat zunehmend an Aufmerksamkeit gewonnen. Hier spielen insbesondere die nachhaltige Energiespeicherung und -wandlung eine Rolle. Moderne Ansätze beschäftigen sich mit, z. B., Polymer Redox-Flow-Batterien (RFB), der Verwendung von Polymeren in Knopfzellen, der kolloidalen Systeme für die CO2 Elektroreduktion oder für die Herstellung von Elektrodenmaterialien. Im Fall der RFB interessiert uns, u. a., die Begleitung der Polymersynthese und die Untersuchung des Einflusses der Polymerarchitektur auf Polymerelektrolyteigenschaften. Andere Beispiele sind kolloidale Vorstufensysteme für die Herstellung von Dünnfilmen und der Einfluss der Zusammensetzung der Tinten für die Herstellung und Performance von Solarzellen. Hierfür setzen wir sowohl die AUZ, Feld-Fluss-Fraktionierung als auch Lichtstreuung ein, um die Materialentwicklung zu begleiten. [7] Fataj X., Achazi A. J., Stolze C., Muench S., Burges R., Anufriev I., Mignon M., Mollenhauer D., Nischang I., Hager M. D., Schubert, U. S. (2025): Benzoxazole-based anode material for sustainable all-organic polymer-based batteries. ACS Applied Energy Materials, DOI: 10.1021/acsaem.4c03127. [8] Ehtiati K., Anufriev I., Friebe C., Volodin I. A., Stolze C., Münch S., Festag G., Nischang I., Hager M. D., Schubert, U. S. (2024): Hyperbranched TEMPO-based polymers as catholytes for redox flow battery applications. RSC Advances, DOI: 10.1039/D4RA03925D. [9] Borchers P. S., Anufriev I., Vitz J., Görls H., Elbert J., Nischang I., Hager M. D., Schubert U. S. (2022): Regaining potential: Studies concerning 2-ferrocenylethyl methacrylate, its polymers, and application in redox flow batteries. Macromolecules, DOI: 10.1021/ acs.macromol.1c02565. Abb. 3. Beispiele aktueller Forschung zu Batterietechnologien. Teile adaptiert aus Ref. [1] und [8].
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