Intelligente Molekularbürsten
Polymerbürsten bestehen aus langen Molekülketten, die am Ende einer Fläche angehängt sind, sodass sich die Ketten weg von der Ankerstelle dehnen. Molekülketten sind normalerweise gewickelt, die Moleküle innerhalb von Polymerbürsten sind allerdings so eng beieinander, dass diese sich gegenseitig abstoßen und ein Ausdehnen induzieren. Da sich diese Ketten auf zahlreiche Substrate übertragen lassen und diese deren Struktur aufgrund von Reaktionen auf Umweltreize verändern, sind sie hinsichtlich des Entwerfens von intelligenten Materialien vielversprechend. Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts POLYBRUSH (Dynamics in polymer brush-nanoparticle systems) wurde ein Modellsystem entwickelt, um besser zu verstehen, wie Polymerbürsten funktionieren. Da bei den meisten Anwendungen Polymerbürsten für die Interaktion mit Nanoteilchen erforderlich sind, wurde im Zuge von POLYBRUSH ein Goldnanoteilchen-Polymerbürstensystem entwickelt. Die Forscher verankerten zunächst Polymerbürsten mit verschiedenen Eigenschaften und Kettenlängen an einem Siliziumsubstrat. Daraufhin wurden deren Strukturen unter Anwendung eines fortschrittlichen Bildgebungsverfahrens analysiert. In einem weiteren Schritt wurden die Goldnanoteilchen angepasst, um diese bei der Integrierung in die Polymerbürsten stabiler zu machen. Forscher verwendeten Insulin, welches Schwefelatome beinhaltet, die sich stark an Gold binden. Das „Insulin Capping“ verlieh den Goldnanoteilchen auch unter widrigen Bedingungen eine sehr hohe Stabilität. Da die insulinmodifizierten Goldnanoteilchen in Wasser löslich sind, eignen sich diese ebenfalls sehr für die Anwendung in der Biomedizin. Mit dieser Untersuchung wurden zahlreiche Herausforderungen überwunden, die Wissenschaftler bislang daran hinderten, die Dynamik dieser komplexen Systeme zu erforschen. Ein Verständnis der Interaktionen zwischen Nanoteilchen und Polymerbürsten wird Forschern die Möglichkeit geben, deren Entwürfe für Anwendungen im Bereich von Medizin, Umwelt und Industrie zu verbessern.
Schlüsselbegriffe
Intelligente Materialien, Polymerbürste, Nanoteilchen, Gold, Insulin Capping
