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Gewählte Diplomarbeit / Masterarbeit:

Konstantin Nikolaus Beitl (2021): Influence of D2O and Hofmeister Series Anions on the Critical Solution Temperature of Thermoresponsive Polymers.
Diplomarbeit / Masterarbeit - Institut für Biologisch inspirierte Materialien, BOKU-Universität für Bodenkultur, pp 79. UB BOKU obvsg

Datenquelle: ZID Abstracts
Abstract:
Thermoresponsive Polymere erfahren großes Interesse als vielversprechende Lösung für Herausforderungen in der medizinischen und biotechnologischen Forschung. Die Fähigkeit solcher Moleküle, auf eine Temperaturänderung mit einer reversiblen Konformationsänderung zu reagieren, klassifiziert sie als "smarte Materialien". In dieser Arbeit werden zwei solche Polymere untersucht: Poly(N-isopropylacrylamid) (PNiPAm) und Poly(2-isopropyl-2-oxazolin) (PiPOx). Es soll ermittelt werden, wie die kritische Lösungstemperatur (CST) dieser Polymere in D2O im Vergleich zu H2O und in Gegenwart von Salzen der Hofmeister-Reihe beeinflusst wird. Unterschiede sind von entscheidender Bedeutung, da wichtige Analyseinstrumente auf D2O als Lösungsmittel angewiesen sind, während die für Anwendungen relevanten biologischen Systeme auf Wasser von hoher Ionenstärke basieren. Hierfür werden zwei Methoden zur Messung der CST eingesetzt: dynamische Lichtstreuung (DLS) und dynamische Differenzkalorimetrie (DSC). Wir haben festgestellt, dass die CST mit steigender Polymerkonzentration abnimmt. Im Vergleich zu Wasser sinkt die CST für PiPOx in D2O. DSC bestätigt dies auch für PNiPAm. In Anwesenheit hochkonzentrierter Kosmotrope wird die CST für beide Polymere in beiden Lösungsmitteln deutlich gesenkt. Der Einfluss der kosmotropen Anionen ist bei hoher Ionenstärke größer als der Wasserisotopeneffekt. Bei Lösungen mit niedrigerer Ionenstärke ist es umgekehrt. PiPOx reagiert empfindlicher als PNiPAm auf die Anwesenheit von Chaotropen: Es weist wesentlich höhere Übergangsenthalpien und komplexere mehrstufige Übergänge auf, insbesondere in wässrigen Lösungen. Mit diesen Ergebnissen liefern wir Daten, die bei der Entwicklung neuartiger Materialien mit genau definierten Eigenschaften helfen können, und hoffen, zu einem besseren Verständnis thermoresponsiver Polymere beizutragen.

Beurteilende*r: Reimhult Erik

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