Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGBBesonderes Augenmerk liegt auf der Gestaltung der Oberfläche, beispielsweise durch Anbindung biologischer Moleküle, Click-Chemie oder Aktivester-Funktionen.
Funktionale Oberflächen
Spezifische Adsorberpartikel
Polymere Adsorberpartikel.
Eine Möglichkeit, um spezifische Adsorptions- und Rezeptorstellen zu generieren, stellt das molekulare Prägen dar. Beim molekularen Prägen werden zunächst Copolymerpartikel über eine so genannte Mini-Emulsionspolymerisation im Beisein der zu entfernenden »Gastmoleküle« erzeugt. Die Polymerpartikel vernetzen sich dabei um die Gast- bzw. späteren Zielmoleküle herum. Sie verhalten sich dabei wie molekulare Stempel (Template), die im Material einen sowohl räumlich-physikalischen wie chemischen Abdruck hinterlassen. Nach vollständiger Polymerisation extrahiert man die Gastmoleküle und erhält Nanopartikel, die die Zielmoleküle an den spezifischen Rezeptorstellen wieder binden können. Man bezeichnet die molekular geprägten Nanopolymere als NanoMIP (Nanoscopic Molecularly Imprinted Polymers).
Partikel mit Aktivester-Oberfläche
Herstellung von Surfmer-Nanopartikeln mit Anbindung von Biomolekülen.
Am Fraunhofer IGB entwickelte Aktivester-Surfmere, hier mit Acrylamid- oder Methacrylamid-Endgruppe (R).
Am Fraunhofer IGB stellen wir mit modular aufgebauten Aktivester-Surfmeren (Surfmer = Surfactant-Monomer) eine Molekülklasse zur Verfügung, die drei völlig unterschiedliche Reaktivitäten in einem einzigen Molekül bereitstellt und so zur einfachen Synthese von Nanopartikeln mit Bindungsstellen für z. B. Proteine eingesetzt werden kann:
- Die Funktion eines Nanopartikel stabilisierenden Emulgators.
- Die Funktion der Polymerisierbarkeit durch radikalische Kettenreaktion.
- Eine Aktivestergruppe, die stabil gegenüber Polymerisation oder Lagerung ist, unter einfach zu realisierenden Bedingungen aber zur kovalenten Verankerung weiterer Komponenten wie Biomolekülen genutzt werden kann.
Mit der Surfmer-Technologie können wir mittels Emulsionspolymerisation in einem Schritt gezielt Nanopartikel mit kontrolliert einstellbaren Eigenschaften herstellen und können dadurch bislang aufwendige Herstellverfahren mit mehreren unterschiedlichen Prozessschritten ersetzen. Typische Partikeldurchmesser von Co-Polystyrol- oder Methylmethacrylat-Nanopartikeln liegen dabei im Bereich zwischen 80 und 200 Nanometern. Die Nanopartikel tragen eine definierte Zahl von Ankerstellen für weitere chemische Funktionalisierungen und Umsetzungen, beispielsweise zur Immobilisierung von Biomolekülen.