Immobilisierung von Proteinen in elektrogesponnenen polymeren Nanofasern

Immobilisierung von Proteinen in elektrogesponnenen polymeren Nanofasern

Uniaxial orientierte diskotische Systeme und ihre optoelektronischen Eigenschaften

Für Anwendungen kolumnar-diskotischer Flüssigkristalle ist eine genaue Kontrolle über die Orientierung der entstehenden Strukturen Grundvoraussetzung. Die vorgelegte Arbeit beschäftigt sich mit Möglichkeiten zur uniaxialen Orientierung dieser Flüssigkristallklasse sowohl in dünnen, makroskopischen Filmen, als auch in Nanostrukturen. Eine uniaxial-liegende Orientierung kolumnar-diskotischer Flüssigkristalle in dünnen aufgeschleuderten Filmen ist durch die Verwendung von PTFE-Orientierungsschichten realisierbar. Dies stellt eine einfache filmbildende Methode für uniaxiale kolumnar-diskotische Schichten dar, wie sie beispielsweise in organischen Feldeffekttransistoren verwendet werden können. Nanostrukturen mit einer uniaxialen Ausrichtung des kolumnar-diskotischen Flüssigkristalls können mittels Benetzung nanoporöser Aluminiumoxidmembranen hergestellt werden. Hierbei sind sowohl uniaxial orientierte Nanodrähte als auch uniaxial orientierte Nanoröhrchen zugänglich

Nanofasern als neuartige Träger für flüchtige Signalstoffe zur biotechnischen Regulierung von Schadinsekten im integrierten und ökologischen Landbau

Using nanofibers as dispensers for pheromones and kairomones in plant protection for disrupting insect chemical communication is a novel approach aiming at popularizing this technique in organic and integrated plant production. Expected advantages of the nanofibers are highly controlled spatiotemporal release rates of pheromones / kairomones, improved climatic stability, and mechanized application. Dispenser types used so far show deficiencies in one or more of these requirements. Mechanical application of pheromones is a new approach to reduce the costs of manual labour and therefore the environmentally compatible, highly specific and efficient technique of mating disruption may become an alternative to the use of synthetic pesticides in integrated pest management. The nanofibers are highly elastic, which prevents breakoff of smaller pieces, and polymers used are biocompatible. Due to the scale of nanofibers the mass input both for pheromones and for polymeric nanofibers is very low. Major environmental benefits are high control specificity, very low concentrations of residues and reduced risk of development towards insect resistance

Hybridsysteme mit einer diskotischen Modellsubstanz

Hybridsysteme bestehen im Sinne der Materialwissenschaften aus Materialien mit unterschiedlichen Eigenschaften und sind für potenzielle Anwendungen in der Optoelektronik interessant. Zwei verschiedene, derartige Kompositsysteme, die beide auf der Verwendung diskotischer (scheibchenförmiger) Flüssigkristallbildner (Mesogene) basieren, wurden optisch, elektrisch und/oder strukturell charakterisiert. Die Dispersion der Mesogene in zwei verschiedene Polymermatrizes führte zu einer Änderung der intrinsischen Struktur und damit zu einer Beeinflussung der optischen Übergänge. Ein Energieübertrag auf beigemischte Laserfarbstoffe und eine spektrale Verschiebung durch Wechselwirkung mit einer der Matrizes wurden festgestellt und interpretiert. Die Verwendbarkeit als aktive Schicht in organischen Leuchtdioden (OLEDs) wurde getestet. Die Zusammenführung von diskotischen (organischen) Flüssigkristallen mit einem oberflächennahen (anorganischen) Quantenfilm wurde im zweiten Teil der Arbeit realisiert. Ungewöhnliche Mikrostrukturierungen durch thermische Behandlung konnten beobachtet werden. Die Wechselwirkung zwischen diskotischer Beschichtung und Exzitonen im Quantenfilm konnte über die Modifikation der exzitonischen Emission dargestellt werden. Hierbei reagiert das System empfindlich auf die Orientierung der diskotischen Moleküle innerhalb der Beschichtung. Eine mögliche Ursache ist die Kopplung der dielektrischen Funktionen von organischer Beschichtung und anorganischem Quantenfilm

Elektrogesponnene Polymerfasern:Funktionalisierung und Einsatz im Bone Tissue Engineering

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Herstellung und Modifikation von elektrogesponnenen Mikro- und Nanofasern sowie Geräten zu ihrer Herstellung für verschiedene Anwendungsbereiche, wie den Einsatz im Bone Tissue Engineering oder in der Aufbringung auf Pflanzen. Hierzu wurden zunächst die notwendigen Voraussetzungen zur Herstellung einer Fasermatrix aufgebaut. Anhand von Modellsystemen mit humanen Osteosarkomzellen wurde dann an zweidimensionalen Matrices die grundsätzliche Eignung als Matrixmaterial überprüft. Dann wurde das Wachstums- und Differenzierungsverhalten humaner mesenchymaler Stammzellen (hMSC) auf elektrogesponnenen Poly(L-lactidfasern) getestet und eine osteogene Differenzierung induziert. Auf dem Weg zu einer dreidimenionalen Matrix wurde das Elektrospinnverfahren so modifiziert, das eine strukturierte Fasermatte erhalten werden konnte, die dann als Modell für eine dreidimensionale Matrix verwendet und in einem Perfusionssystem mit humanen Osteosarkomzellen besiedelt wurde. Um eine Verbesserung der Osteoinduktion zu erreichen, wurden Fasern mit einer Beimischung von β-Tricalciumphosphat versponnen und mit hMSC besiedelt, die dann differenziert wurden. Verschiedene biokompatible und bioabbaubare Polymere wurden versponnen und auf ihre Tauglichkeit als Matrixmaterial für hMSC getestet. Das Elektrospinnverfahren wurde dann durch Anwendung des Co-Elektrospinnens erweitert. Es gelang hier, ein Protein (Grün Fluoreszierendes Protein) in die Fasern zu verkapseln und anschließend in den Fasern mittels Fluoreszenz nachzuweisen, dass keine Denaturierung erfolgte. Anhand verschiedener Systeme wurde die Bildung von Kern-Schale-Strukturen gezeigt

Oberflächen-Funktionalisierung von rauem und nanoporösem Anodic Alumina mittels dünner Polymerfilme und -nanofasern

Ziel dieser Arbeit war es, ausgewählte industriell eloxierte Aluminiumteile zum Einsatz in der Konsumgüterindustrie mittels unterschiedlichster Methoden an der Oberfläche zu modifizieren. Um den verschiedenen Aspekten und Anforderungen gerecht zu werden, wurden hier mehrere Beschichtungsvarianten untersucht und zwar zum einen die Abscheidung dünner Filme über eine Tauchbeschichtung und zum anderen das Abscheiden von Nanofasern über das Elektrospinnen. Zusätzlich wurde als Abscheidemethode das Elektrosprühen verwendet. Neben gleichmäßigen und kostengünstigen Oberflächenbeschichtungen durch das Tauchbeschichten, die die Aluminiumoxidoberfläche vollständig verschließen, kann durch die Nanofasern die Oberfläche verändert werden, ohne dass der Zugang zur eigentlichen Anodic Alumina-Oberfläche vollständig gehemmt ist

Entwicklung funktioneller Nanofasersysteme: Einsatz im Pflanzenschutz und in der Oberflächenmodifizierung

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung funktioneller Materialsysteme auf Basis von Nanofasern für neuartige Anwendungen. Der Fokus lag dabei auf zwei unterschiedlichen Applikationen. Ein Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung eines Trägers aus Polymernanofasern für flüchtige Signalstoffe (Pheromone) zur biotechnischen Regulierung von Schadinsekten im ökologischen und integrierten Landbau. Das zweite Ziel bestand darin, die Eigenschaften von Oberflächen durch eine kontrollierte und präzise Abscheidung von Nano- und Mikrofasern zu modifizieren und zu funktionalisieren. Die Nanofaserherstellung erfolgte in beiden Fällen über die Methode des Elektrospinnens. Für eine kontrollierte und präzise Ablage von Nano und Mikrofasern auf Oberflächen wurde auf eine Variante des Elektrospinnens, auf das Präzisionselektrospinnen, zurückgegriffen

Fasermatrices aus synthetischen und natürlichen Polymeren für Tissue Engineering und Wirkstofffreisetzung

In dieser Arbeit wurden nanostrukturierte und funktionalisierte Fasermatrices auf polymerbasis für Anwendungen im Bereich des Tissue Engineerings von Knochen- und Muskelgewebe und zur Wirkstofffreisetzung präpariert und untersucht. Die Polymerfaser wurde mit der Technik des Elektrospinnens erzeugt. So wurden unter anderen orientierte und wachstumsfaktorbeladene Fasermatrices auf ihre Eignung zur Zellbesiedelung getestet. Des Weiteren wurden für die pulmonale Applikation von therapeutischen DNA- und siRNA-Komplexen Polymerfasern als mögliche Trägersysteme betrachtet

Neuartige Strategien zur Immobilisierung homogener Katalysatoren durch Elektrospinnen

Diese Arbeit verfolgt verschiedene Konzepte zur Immobilisierung homogener Katalysatoren in elektrogesponnenen Polymerfasern bzw. -röhren. Als Trägermaterialien dienten Oligostyrol im Verbund mit Polystyrolfasern, verzweigtes Polyglycerin inkorporiert in Poly-p-xylylen-Röhren sowie vernetzter Polyvinylalkohol bzw. Poly-p-xylylen als unlösliche Polymere für die kovalente Anbindung eines Katalysators. Mittels UV/Vis- und Fluoreszenzspektroskopie wurde die Freisetzung gemessen. Untersuchungen zur katalytischen Aktivität und Selektivität zeigten, dass diese mit der Aktivität homogen gelöster Katalysatoren vergleichbar ist

Supramolekulare Strukturbildung von Polymer- und Flüssigkristallsystemen im nanoskaligen Confinement

Die Arbeit beschreibt die Synthese diskotischer Flüssigkristalle in monomerer und polymerer Form. Die Synthese von diskotischen Seitenkettenpolymeren und Blockcopolymeren wird ebenfalls beschrieben. Der Einfluss nanoskaligen zylindrischen Confinements auf die Systeme, inbesondere auf deren Mesophasenstruktur, wurde in Abhängigkeit von Temperatur, Komposition, Oberfläche und Größe des Confinements unter anderem mit Röntgendiffraktometrie und dynamischer Differenzkalorimetrie untersucht. Die Mikrophasenseparation des synthetisierten Blockcopolymers wurde mittels Transmissionselektronenmikroskopie untersucht