Synthese von dendritischen Redoxverbindungen und deren Einsatz in der Bioanalytik

Die Arbeit Synthese dendritischer Redoxverbindungen und deren Einsatz in der Bioanalytik beschreibt die Synthese von Dendrimeren und Dendronen mit benzylisch N-quarternisierten 4,4 -Bipyridinium-Verbindungen (Viologenen) im dendritischen Gerüst. Weiterhin werden Synthesen neuer Nitrilotriessigsäure (NTA)-Verbindungen synthetisiert, die eine disulfidische Gruppe oder einen Pyrrolrest besitzen.Sensorik: Es gelang, in Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe von Prof. Wieczorek, mittels eines massenspezifischen Sensorsystems (QCM) die Analyse zweier Proteine (G-Aktin und C-Untereinheit) bezüglich ihrer Interaktion und Stöchometrie nachzuweisen.NTA modifizierte Elektroden: Es wurden verschiedene NTA-Verbindungen auf Goldelektroden immobilisiert und mittels elektrochemischen Methoden und XPS beschrieben. Darüber hinaus gelang eine NTA Modifizierung einer GC-Elektrode. Eine Polypyrrolfilm-Elektrode, welche aktivierte Propansäureesterseitenkette besitzt, wurde mit Aminobutyl-NTA (AB-NTA) verknüpft. Diese modifizierte Elektrode zeigt reversible Nickelionen Aufnahme bzw. Abgabe.Im Bereich der Multielektronen- bzw. hoch geladenen Labels für Proteine wurden kegelförmige, dendritische Viologenderivaten mit funktionalisierten Fokalpunkt hergestellt und diese mit Proteinen derivatisiert (u.a. Cytochrome C). Der Nachweis der nunmehr pH-unabhängigen Oberflächenladungen des Proteins wurde nachgewiesen. (P. Schön et. al., JACS 2005, 127, 11486)

Synthesis and Characterization of Catechol-Containing Polyacrylamides with Adhesive Properties

In this study, a row of four analogous dopamine acryl- and methacrylamide derivatives, namely N-(3,4-dihydroxyphenyethyl) acrylamide, N-(3,4-dihydroxyphenyethyl) meth acrylamide, N-phenethyl methacrylamide, N-(4-hydroxyphenethyl) methacrylamide were synthesized and characterized by 1H-NMR and 13C-NMR, followed by further solvent-based radical polymerization with N-hydroxyethyl acrylamide. All copolymers were characterized by 1H-NMR, dynamic differential calorimetry, and gel permeation chromatography. The dependency of the used comonomer ratios to the molecular mass of the corresponding copolymers has been described. The synthesis of the various polymers serves as a feasibility study and provides important data for a future biometric application in the medical field. We synthesized N-(3,4-dihydroxyphenyethyl) acrylamide copolymer up to 80 mol% by free radical polymerization without using any protecting groups. All polymers show identical perfect adhesive properties by a simple scratch test. Further, the monomers were used as a photo reactive glue formulation to test its adherence to a medical titanium surface sample by tensile shear test

Verwendung von funktionalen lichtundurchlässigen Füllstoffen für den 3D-Druck: Poster präsentiert auf dem 17. Thüringer Werkstofftag 2019, Ilmenau

Es gibt einen immer steigenden Anspruch an Eigenschaften und Form für Bauteile in fast allen Anwendungsbereichen. Um komplexe Formen in Kleinserien herzustellen sind additive Fertigungsverfahren der perfekte Weg dazu. Jedoch sind diese auch durch die Auswahl der Materialien beschränkt. Für steigende Anforderungen an Bauteile gibt es gibt es also auch einen steigenden Bedarf für neue, einzigartige und funktionale Materialien und Materialkombinationen. Diese Materialien müssen auf die gezielte Anwendung und die gewollten Eigenschaften angepasst sein um ihre maximale Leistung zu entfalten. Um diese speziellen Materialkompositionen zu erreichen und für den 3D-Druck zugänglich zu machen wurden im BMBF-geförderten Projekt HyAdd3D Monomere mit speziellen Füllstoffen kombiniert, evaluiert, polymerisiert und für den 3D-Druck optimiert. Zur Erzeugung von Polymeren mit speziellen Eigenschaften wie z.B. elektrischer Leitfähigkeit, Wärmeleitfähigkeit oder Ferromagnetismus wurden verschiedene Monomer-Füllstoff-Initiator-Kombinationen untersucht und polymerisiert. In diesen Systemen wurden Monomere wie untersucht und zusammen mit funktionalen Füllstoffen wie Bornitriden, Metallpulvern, Kieselgelen, POSS (polyhedrale oligomere silsesquioxane) oder Lanthankupferoxiden in einer photochemischen Reaktion polymerisiert. Es wurden Probleme betrachtet wie Stabilisierung der Suspensionen, Photopolymerisation bei hohen Füllstoffgehalten, Veränderungen der Viskosität oder Lagerstabilität. Diese wurden im Hinblick auf die Verarbeitung im 3D-Druck und die finale Anwendung im Gehäusebau, in der Automobilindustrie oder in Elektromotoren konfrontiert und Lösungsansätze gefunden. Die Bereitstellung der Füllstoffe stellte noch eine zusätzliche Herausforderung, da hier nur wenige Materialien in den gewünschten Größen und Morphologien kommerziell vorhanden sind. Lanthankupferoxide z.B. wurden deswegen mittels eines einzigartigen thermischen Verfahrens, der APPtec, hergestellt und optimiert. Mit diesem Verfahren konnten verschieden dotierte Pulver auf Größe, Form und ihre Leitfähigkeit zugeschnitten werden. Unser Beitrag zeigt verschiedene Kombinationen von Monomeren und Füllstoffen, die aufeinander abgestimmt wurden und deren Eigenschaften für den 3D-Druck optimiert wurden, als auch deren Photopolymerisation in Modellsystemen

Acrylate Functionalized Tetraalkylammonium Salts with Ionic Liquid Properties

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Photo-Curing Kinetics of 3D-Printing Photo-Inks Based on Urethane-Acrylates

In this study, photo-curing kinetics for urethane-acrylate-based photo-inks for 3D printing were evaluated using a photo-differential scanning calorimetry analysis. Initially, the photopolymerization kinetics of di- and monofunctional monomers were separately studied at different temperatures (5–85 °C). Later, the photo-curing kinetics and mechanical properties of photo-inks based on different monomer mixtures (40/60–20/80) were evaluated. The results showed that urethane-dimethacrylate (UrDMA) and urethane-acrylate (UrA) had no light absorption in the region of 280–700 nm, making them a proper crosslinker and a reactive diluent, respectively, for the formulation of 3D-printing photo-inks. The kinetics investigations showed a temperature dependency for the photo-curing of UrDMA, where a higher photopolymerization rate (Rp,max: from 5.25 × 10−2 to 8.42 × 10−2 1/s) and double-bound conversion (DBCtotal: from 63.8% to 92.2%) were observed at elevated temperatures (5–85 °C), while the photo-curing of UrA was independent of the temperature (25–85 °C). Enhancing the UrA content from 60% to 80% in the UrDMA/UrA mixtures initially increased and later decreased the photopolymerization rate and conversion, where the mixtures of 30/70 and 25/75 presented the highest values. Meanwhile, increasing the UrA content led to lower glass transition temperatures (Tg) and mechanical strength for the photo-cured samples, where the mixture of 30/70 presented the highest maximum elongation (εmax: 73%)