AbstractsBiology & Animal Science

Functional porous polymer beads nanostructured by imprinting, layer by layer grafting and templated synthesis

by Mahadeo R. Halhalli




Institution: Technische Universität Dortmund
Department:
Year: 2013
Keywords: Molecularly imprinted polymers; 540
Record ID: 1101736
Full text PDF: http://hdl.handle.net/2003/29913


Abstract

Die vorliegende Arbeit beschreibt die Entwicklung neuer Methoden zur Herstellung molekular geprägter Polymermaterialien mit verbesserten Eigenschaften für analytischen und präparative Anwendungen. Die Arbeit ist in zwei Teile gegliedert. Der erste Teil der Arbeit beschreibt den Einfluß von Chain-transfer agents auf die Performanz von geprägten Polymeren, die mit Hilfe der Bulk-Polymerization hergestellt wurden. Die Reversible Additions-Fragmentierungs-Kettenübertragungspolymerization (RAFT), kontrolliert durch a-cyanobenzyldithiobenzoate wurde eingesetzt in der Synthese eines konventionellen MIPs für L-Phenylalanin Anilid bestehend aus Polymethacrylsäure-coethylenglycol-dimethacrylat. Anhand dieses Systems wurden die grundlegenden Synthesebedingungen einschließlich des Verhältnisses von RAFT/ABDV und des Pre-Polymerizationskomplexes mit Hilfe von dynamischer Differenzkalorimetrie studiert. Das Polymer wurde mit FTIR, Elementaranalyse und Rasterelektronenmikroskopie analysiert. Die Porengröße in geschwollenem Zustand wurde im Vergleich zum trockenen Zustand gemessen mit Hilfe von inverser Größenexklusionschromatographie (ISEC), Thermoporosität und Stickstoffadsorption. Die RAFT Polymere zeigten ein größeres Schwellverhältnis als die Nicht-RAFT Polymere. Die kann auf ihrer kleineren Porengröße und ihrer engeren Größenverteilung basieren. Diese Beobachtung wurde begleitet von einer erhöhten Thermostabilität bis zu 100°C. Die RAFT Polymere wurden im Hinblick auf ihre Fähigkeit getestet, ein Racemat des Templates in einer HPLC Analyse aufzutrennen. Als optimaler Gehalt an RAFT Agent während der Polymerization wurden 1,56 w % ermittelt. Dieser Gehalt resultierte in wesentlich stärkerer Selektivität, Säuleneffizienz und Auflösung, begleitet von einer wesentlich höheren Probenbeladungskapazität. Gleichgewichtsbindungsexperimente zeigten eine 30 % höhere Bindungskapazität der RAFT MIPs im Vergleich zu konventionell hergestellten MIPs. Der zweite Teil der Arbeit beschreibt einen neuen Ansatz im Hinblick auf die klassischen Schwachpunkte molekular geprägter Polymere (MIPs). Hier wären z.B. zu nennen die geringe Bindungskapazität und inhomogene Bindungsstellen, geringe Effizienz und Nutzbarkeit in chromatographischen Anwendungen. Darüber hinaus werden die Vorteile der lebenden Polymerization beschrieben. Dünnwandige Beads wurden in einer Zweistufen-Synthese hergestellt. Im ersten Schritt wurden dünne MIP Filme unter kontrollierten (RAFT) und nichtkontrollierten Bedingungen von porösen Silica-Partikeln gebildet. Die entstehenden Komposite wurden im Hinblick auf Filmdicke, Homogenität der entstehenden Schichten, dem Effekt verschiedener Trägermaterialien und ihre Performanz in chromatographischen Experimenten bezüglich Effizienz und Enantioselektivität untersucht. Die Filmdicke wurde stöchiometrisch kontrolliert. Auf L-Phenylalanin Anilid (L-PA) geprägte poly (MAA-co-EDMA) Silica-Komposite wurden unter Verwendung von Azo- oder RAFT modifizierten Trägermaterialien hergestellt. Alle materialien wurden mit Hilfe von Mikroanalyse,…