Reaktive Polymere zur funktionellen Oberflächenbeschichtung

Ziel dieser Arbeit war die gezielte Modifizierung von Oberflächen mittels multifunktioneller Polymere, die ausgehend von Aktivesterpolymeren durch polymeranaloge Reaktionen unter milden Bedingungen hergestellt werden konnten. Dazu wurden die neuartigen Akivestermonomere Pentafluorphenylacrylat PFA und Pentafluorphenylmethacrylat PFMA hergestellt und polymerisiert. PFMA konnte unter RAFT-Bedingungen mittels Cumyldithiobenzoat bzw. 4-Cyano-4-((thiobenzoyl)sulfanyl)pentansäure kontrolliert polymerisiert werden. Durch den RAFT-Prozess wurden weiterhin reaktive Blockcopolymere aus PFMA und Methylmethacrylat, N Acryloylmorpholin bzw. N,N Diethylacrylamid synthetisiert. Zur Herstellung alpha, omega-endfunktionalisierter Polymere wurde PFA mit Dithiobenzoesäure-(4-dodecylbenzyl)ester polymerisiert und durch anschließende polymeranaloge Reaktionen zu thermoschaltbaren Polymeren mit unterschiedlichem LCST-Verhalten umgesetzt, die den Aufbau polymerunterstützter Lipiddoppelschichten ermöglichen. Ausgehend von poly(PFA) wurden oberflächenaktiven multifunktionellen Polymeren hergestellt und zur Oberflächenmodifizierung von anorganischen TiO2 Nanopartikeln, TiO2-Nanodrähten und MoS2-Nanopartikeln eingesetzt. Es konnten so lösliche fluoreszierende TiO2-Nanopartikel sowohl durch in situ- als auch post-Funktionalisierung hergestellt werden. Zudem konnte durch Verwendung eines multifunktionellen Polymers mit NTA-Einheiten das Enzym Silicatein auf TiO2-Nanodrähten immobilisert werden, das durch Biokristallisation Aggregate aus TiO2-Nanodrähten und Goldnanopartikeln erzeugte.

Multifunctional polymers for surface modifications can be synthesized by polymeranalogous reactions under mild conditions starting from reactive precursor polymers. The new active ester monomers pentafluorophenylacrylate PFA and pentafluorophenylmethacrylate PFMA were synthesized and polymerized. PFMA was polymerized using cumyldithiobenzoate and 4-cyanopentanoic acid dithiobenzoate in a controlled way (RAFT-process). In a second step blockcopolymers of PFMA and methylmethacrylate, N acryloylmorpholine and N,N diethylacrylamide, respectively, were prepared. For the synthesis of alpha, omega-endfunctionalized polymers, PFA was polymerized using dithiobenzoic-acid-4-dodecylbenzylate. In the following polymeranalogous reaction these precursor polymers were transformed into thermo switchable polymers with different LCSTs for the preparation of polymersupported lipid bilayers. Poly(PFA) was used to synthesize surface active multifunctional polymers for the modification of TiO2-nanoparticles, TiO2-nanowires and MoS2-nanoparticles. Soluable fluorescent TiO2-nanoparticles were prepared by in situ- and post-functionalization. The enzyme silicatein was immobilized on TiO2-nanowires using a multifunctional polymer containing NTA units. Silicatein catalyzed the biocrystallisation of gold and produced aggregates of TiO2-nanowires and gold nanoparticles.