Organische Chemie Apl. Prof. Dr. Michael Gottschaldt Forschungsschwerpunkte • Schwerpunkt 1: Synthese und Charakterisierung von Glycopolymere: Synthese von SaccharidDerivaten als Initiatoren oder zur Anbindung an Polymere, Herstellung von Nanopartikeln für den Wirkstofftransport • Schwerpunkt 2: Mikro- und Nanostrukturierung von Polymeren für Anwendungen in den Bereichen Analytik und Nanomedizin 98 — FORSCHUNG Die Umsetzung von Saccharidderivaten mit kationischen Polymeren liefert Glycopolymere, welche als nicht-virale Vektoren zur Transfektion von Krebszellen untersucht werden und Anwendung gegen z.B. Brustkrebs finden sollen [1]. Durch Einbindung von glycosidierten Monomeren in 3D strukturierte, poröse Cryogele kann die Besiedlung der Gele mit Zellen gesteuert werden [2]. Ein weiterer Einfluss kann durch die Anbindung von RGD-Peptiden an die Cryogele ausgeübt werden (Abb. 1). Die Verwendung speziell synthetisierter Monomere bei der Synthese von Cryogelen ermöglicht es, aus den Gelen kontinuierlich z.B. maritime Bootenstoffe freizusetzen. Dies kann genutzt werden, um das Zusammenwirken unterschiedlicher Bakterienarten detailliert zu untersuchen [3]. Weiterhin werden Polymere synthetisiert, welche durch ihre Hydrophilie besondere Eigenschaften aufweisen. Dazu gehören u.a. Polyethylenglykole sowie Poly(2-oxazoline). Eine besondere Herausforderung gerade für den Einsatz dieser Polymere Forschungsprofil/ Forschungsprojekte im Bereich der Lebenswissenschaften ist die detaillierte Strukturaufklärung und Reinheitsuntersuchung, u.a. durch die Entwicklung und Anwendung neuer chromatographischer Methoden zur Endgruppenanalyse [4]. Durch Variation der Molmasse, der Architektur und gezielte Einführung bestimmter Endgruppen lassen sich diese Polymere in unterschiedlichsten Bereichen verwenden. Diese Polymertypen (mit zusätzlichen End- und Seitengruppenfunktionalitäten) finden Einsatz bei der Herstellung von Cryogelen [5] und ermöglichen die systematische Variation z.B. der mechanischen Eigenschaften. [1] Peschel, J. M., Reichel, L. S., Hoffmann, T., Enzensperger, C., Schubert, U. S., Traeger, A., Gottschaldt, M. (2023): Modification of branched poly(ethylene imine) with D-fructose for selective delivery of siRNA into human breast cancer cells. Macromolecular Bioscience, 2300135, https://doi.org/10.1002/mabi.202300135. [2] Behrendt, F., Pretzel, D., Cseresnyés, Z., Kleinsteuber, M., Wloka, T., Radosa, L., Figge, M. T., Gottschaldt, M., Brakhage, A., Schubert, U. S. (2023): Hydrophilic cryogels as potential 3D cell culture materials: Synthesis and characterization of 2-(methacrylamido) glucopyranosebased polymer scaffolds. Journal of Polymer Science, 61, 3039–3054, 10.1002/pol.20230499. [3] Behrendt, F., Deng, Y., Pretzel, D., Stumpf, S., Fritz, N., Gottschaldt, M., Pohnert, G., Schubert, U. S. (2023): Dimethylsulfoniopropionate decorated cryogels as synthetic spatially structured habitats of marine bacterial communities. Materials Horizons, 7, 6, 10.1039/ d2mh01383e. [4] Engel, N., Dirauf, M., Czaplewska, J. A., Nischang, I., Gottschaldt, M., Schubert, U. S. (2024): Determination of ω-end functionalities in tailored poly(2-alkyl-2-oxazoline)s by liquid chromatography and mass spectrometry. Royal Society Open Science, 2, 231008, 10.1098/ rsos.231008. [5] Engel, N., Hoffmann, T., Behrendt, F., Liebing, P., Weber, C., Gottschaldt, M., Schubert, U. S. (2024): Cryogels based on poly(2oxazoline)s through development of bi- and trifunctional cross-linkers incorporating end groups with adjustable stability. Macromolecules, 6, 2915-2927, 10.1021/acs.macromol.3c02030. Abb. 1. Elektronenmikroskopische Aufnahme von der Oberfläche eines mit Fibroblasten besiedelten Cryogels. Bild: AG Gottschaldt.
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