@phdthesis{Ihlenburg2023,
  author    = {Ihlenburg, Ramona},
  title     = {Sulfobetainhydrogele mit biomedizinischem Anwendungspotential und deren Netzwerkcharakterisierung im Gleichgewichtsquellzustand},
  doi       = {10.25932/publishup-60709},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-607093},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {xi, 228, xlviii},
  year      = {2023},
  abstract  = {In dieser Dissertation konnten erfolgreich mechanisch stabile Hydrogele {\"u}ber eine freie radikalische Polymerisation (FRP) in Wasser synthetisiert werden. Dabei diente vor allem das Sulfobetain SPE als Monomer. Dieses wurde mit dem {\"u}ber eine nukleophile Substitution erster bzw. zweiter Ordnung hergestellten Vernetzer TMBEMPA/Br umgesetzt. Die entstandenen Netzwerke wurden im Gleichgewichtsquellzustand im Wesentlichen mittels Niederfeld-Kernresonanzspektroskopie, R{\"o}ntgenkleinwinkelstreuung (SAXS), Rasterelektronenmikroskopie mit Tieftemperaturtechnik (Kryo-REM), dynamisch-mechanische Analyse (DMA), Rheologie, thermogravimetrische Analyse (TGA) und dynamische Differenzkalorimetrie (DSC) analysiert. Das hierarchisch aufgebaute Netzwerk wurde anschließend f{\"u}r die matrixgesteuerten Mineralisation von Calciumphosphat und -carbonat genutzt. {\"U}ber das alternierende Eintauchverfahren (engl. „alternate soaking method") und der Variation von Mineralisationsparametern, wie pH-Wert, Konzentration c und Temperatur T konnten dann verschiedene Modifikationen des Calciumphosphats generiert werden. Das entstandene Hybridmaterial wurde qualitativ mittels R{\"o}ntgenpulverdiffraktometrie (XRD), abgeschw{\"a}chte Totalreflexion-fouriertransformierte Infrarot Spektroskopie (ATR-FTIR), Raman-Spektroskopie, Rasterelektronenmikroskopie (REM) mit energiedispersiver R{\"o}ntgenspektroskopie (EDXS) und optischer Mikroskopie (OM) als auch quantitative mittels Gravimetrie und TGA analysiert. F{\"u}r die potentielle Verwendung in der Medizintechnik, z.B. als Implantatmaterial, ist die grundlegende Einsch{\"a}tzung der Wechselwirkung zwischen Hydrogel bzw. Hybridmaterial und verschiedener Zelltypen unerl{\"a}sslich. Dazu wurden verschiedene Zelltypen, wie Einzeller, Bakterien und adulte Stammzellen verwendet. Die Wechselwirkung mit Peptidsequenzen von Phagen komplettiert das biologische Unterkapitel. Hydrogele sind mannigfaltig einsetzbar. Diese Arbeit fasst daher weitere Projektperspektiven, auch außerhalb des biomedizinischem Anwendungsspektrums, auf. So konnten erste Ans{\"a}tze zur serienm{\"a}ßige bzw. maßgeschneiderte Produktion {\"u}ber das „Inkjet" Verfahren erreicht werden. Um dies erm{\"o}glichen zu k{\"o}nnen wurden erfolgreich weitere Synthesestrategien, wie die Photopolymerisation und die redoxinitiierte Polymerisation, ausgenutzt. Auch die Eignung als Filtermaterial oder Superabsorber wurde analysiert.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Niedl2015,
  author    = {Niedl, Robert Raimund},
  title     = {Nichtlineare Kinetik und responsive Hydrogele f{\"u}r papierbasierte Schnelltestanwendungen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-77735},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {iv, 128},
  year      = {2015},
  abstract  = {Viele klinische Schnelltestsysteme ben{\"o}tigen vorpr{\"a}parierte oder aufgereinigte Analyte mit frisch hergestellten L{\"o}sungen. Fernab standardisierter Laborbedingungen wie z.B. in Entwicklungsl{\"a}ndern oder Krisengebieten sind solche Voraussetzungen oft nur unter einem hohen Aufwand herstellbar. Zus{\"a}tzlich stellt die erforderliche Sensitivit{\"a}t die Entwicklung einfach zu handhabender Testsysteme vor große Herausforderungen. Autokatalytische Reaktionen, die sich mit Hilfe sehr geringer Initiatorkonzentrationen ausl{\"o}sen lassen, k{\"o}nnen hier eine Perspektive f{\"u}r Signalverst{\"a}rkungsprozesse bieten. Aus diesem Grund wird im ersten Teil der vorliegenden Arbeit das Verhalten der autokatalytischen Arsenit-Jodat-Reaktion in einem mikrofluidischen Kanal untersucht. Dabei werden insbesondere die diffusiven und konvektiven Einfl{\"u}sse auf die Reaktionskinetik im Vergleich zu makroskopischen Volumenmengen betrachtet. Im zweiten Teil werden thermoresponsive Hydrogele mit einem kanalstrukturierten Papiernetzwerk zu einem neuartigen, kapillargetriebenen, extern steuerbaren Mikrofluidik-System kombiniert. Das hier vorgestellte Konzept durch Hydrogele ein papierbasiertes LOC-System zu steuern, erm{\"o}glicht zuk{\"u}nftig die Herstellung von komplexeren, steuerbaren Point-Of-Care Testsystemen (POCT). Durch z.B. einen thermischen Stimulus, wird das L{\"o}sungsverhalten eines Hydrogels so ver{\"a}ndert, dass die gespeicherte Fl{\"u}ssigkeit freigesetzt und durch die Kapillarkraft des Papierkanals ins System transportiert wird. Die Eigenschaften dieses Gelnetzwerks k{\"o}nnen dabei so eingestellt werden, dass eine Freisetzung von Fl{\"u}ssigkeiten sogar bei K{\"o}rpertemperatur m{\"o}glich w{\"a}re und damit eine Anwendung g{\"a}nzlich ohne weitere Hilfsmittel denkbar ist. F{\"u}r die Anwendung notwendige Chemikalien oder Enzyme lassen sich hierbei bequem in getrocknetem Zustand im Papiersubstrat vorlagern und bei Bedarf in L{\"o}sung bringen. Im abschließenden dritten Teil der Arbeit wird ein durch Hydrogele betriebener, Antik{\"o}rper-basierter Mikroorganismenschnelltest f{\"u}r Escherichia coli pr{\"a}sentiert. Dar{\"u}ber hinaus wird weiterf{\"u}hrend eine einfache Methode zur Funktionalisierung eines Hydrogels mit Biomolek{\"u}len {\"u}ber EDC/NHS-Kopplung vorgestellt.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Buller2013,
  author    = {Buller, Jens},
  title     = {Entwicklung neuer stimuli-sensitiver Hydrogelfilme als Plattform f{\"u}r die Biosensorik},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-66261},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2013},
  abstract  = {Diese Arbeit befasst sich mit der Synthese und der Charakterisierung von thermoresponsiven Polymeren und ihrer Immobilisierung auf festen Oberfl{\"a}chen als nanoskalige d{\"u}nne Schichten. Dabei wurden thermoresponsive Polymere vom Typ der unteren kritischen Entmischungstemperatur (engl.: lower critical solution temperature, LCST) verwendet. Sie sind bei niedrigeren Temperaturen im L{\"o}sungsmittel gut und nach Erw{\"a}rmen oberhalb einer bestimmten kritischen Temperatur nicht mehr l{\"o}slich; d. h. sie weisen bei einer bestimmten Temperatur einen Phasen{\"u}bergang auf. Als Basismaterial wurden verschiedene thermoresponsive und biokompatible Polymere basierend auf Diethylenglykolmethylethermethacrylat (MEO2MA) und Oligo(ethylenglykol)methylethermethacrylat (OEGMA475, Mn = 475 g/ mol) {\"u}ber frei radikalische Copolymerisation synthetisiert. Der thermoresponsive Phasen{\"u}bergang der Copolymere wurde in w{\"a}ssriger L{\"o}sung und in gequollenen vernetzten d{\"u}nnen Schichten beobachtet. Außerdem wurde untersucht, inwiefern eine selektive Proteinbindung an geeignete funktionalisierte Copolymere die Phasen{\"u}bergangstemperatur beeinflusst. Die thermoresponsiven Copolymere wurden {\"u}ber photovernetzbare Gruppen auf festen Oberfl{\"a}chen immobilisiert. Die n{\"o}tigen lichtempfindlichen Vernetzereinheiten wurden mittels des polymerisierbaren Benzophenonderivates 2 (4 Benzoylphenoxy)ethylmethacrylat (BPEM) in das Copolymer integriert. D{\"u}nne Filme der Copolymere mit ca. 100 nm Schichtdicke wurden {\"u}ber Rotationsbeschichtung auf Siliziumwafer aufgeschleudert und anschließend durch Bestrahlung mit UV Licht vernetzt und auf der Oberfl{\"a}che immobilisiert. Die Filme sind stabiler je gr{\"o}ßer der Vernetzeranteil und je gr{\"o}ßer die Molmasse der Copolymere ist. Bei einem Waschprozess nach der Vernetzung wird beispielsweise aus einem Film mit moderater Molmasse und geringem Vernetzeranteil mehr unvernetztes Copolymer ausgewaschen als bei einem h{\"o}hermolekularen Copolymer mit hohem Vernetzeranteil. Die Quellbarkeit der Polymerschichten wurde mit Ellipsometrie untersucht. Sie ist gr{\"o}ßer je geringer der Vernetzeranteil in den Copolymeren ist. Schichten aus thermoresponsiven OEG Copolymeren zeigen einen Volumenphasen{\"u}bergang vom Typ der LCST. Der thermoresponsive Kollaps der Schichten ist komplett reversibel, die Kollapstemperatur kann {\"u}ber die Zusammensetzung der Copolymere eingestellt werden. F{\"u}r einen Vergleich dieser Eigenschaften mit dem gut charakterisierten und derzeit wohl am h{\"a}ufigsten untersuchten thermoresponsiven Polymer Poly(N-isopropylacrylamid) (PNIPAM) wurden zus{\"a}tzlich photovernetzte Schichten aus PNIPAM hergestellt und ebenfalls ellipsometrisch vermessen. Im Vergleich zu PNIPAM verl{\"a}uft der Phasen{\"u}bergang der Schichten aus den Copolymeren mit Oligo(ethylenglykol)-seitenketten (OEG Copolymere) {\"u}ber einen gr{\"o}ßeren Temperaturbereich. Mit Licht einer Wellenl{\"a}nge > 300 nm wurden die photosensitiven Benzophenongruppen selektiv angeregt. Bei der Verwendung kleinerer Wellenl{\"a}ngen vernetzten die Copolymerschichten auch ohne die Anwesenheit der lichtempfindlichen Benzophenongruppen. Dieser Effekt ließ sich zur kontrollierten Immobilisierung und Vernetzung der OEG Copolymere einsetzen. Als weitere Methode zur Immobilisierung der Copolymere wurde die Anbindung {\"u}ber Amidbindungen untersucht. Dazu wurden OEG Copolymere mit dem carboxylgruppenhaltigen 2 Succinyloxyethylmethacrylat (MES) auf mit 3 Aminopropyldimethylethoxysilan (APDMSi) silanisierte Siliziumwafer rotationsbeschichtet, und mit dem oligomeren α, ω Diamin Jeffamin® ED 900 vernetzt. Die Vernetzungsreaktion erfolgte ohne weitere Zus{\"a}tze durch Erhitzen der Proben. Die Hydrogelschichten waren anschließend stabil und zeigten neben thermoresponsivem auch pH responsives Verhalten. Um zu untersuchen, ob die Phasen{\"u}bergangstemperatur durch eine Proteinbindung beeinflusst werden kann, wurde ein polymerisierbares Biotinderivat 2 Biotinyl-aminoethylmethacrylat (BAEMA) in das thermoresponsive Copolymer eingebaut. Der Einfluss des biotinbindenen Proteins Avidin auf das thermoresponsive Verhalten des Copolymers in L{\"o}sung wurde untersucht. Die spezifische Bindung von Avidin an das biotinylierte Copolymer verschob die {\"U}bergangstemperatur deutlich zu h{\"o}heren Temperaturen. Kontrollversuche zeigten, dass dieses Verhalten auf eine selektive Proteinbindung zur{\"u}ckzuf{\"u}hren ist. Thermoresponsive OEG Copolymere mit photovernetzbaren Gruppen aus BPEM und Biotingruppen aus BAEMA wurden {\"u}ber Rotationsbeschichtung auf Gold- und auf Siliziumoberfl{\"a}chen aufgetragen und durch UV Strahlung vernetzt. Die spezifische Bindung von Avidin an die Copolymerschicht wurde mit Oberfl{\"a}chenplasmonenresonanz und Ellipsometrie untersucht. Die Bindungskapazit{\"a}t der Schichten war umso gr{\"o}ßer, je kleiner der Vernetzeranteil, d. h. je gr{\"o}ßer die Maschenweite des Netzwerkes war. Die Quellbarkeit der Schichten wurde durch die Avidinbindung erh{\"o}ht. Bei hochgequollenen Systemen verursachte eine Mehrfachbindung des tetravalenten Avidins allerdings eine zus{\"a}tzliche Quervernetzung des Polymernetzwerkes. Dieser Effekt wirkt der erh{\"o}hten Quellbarkeit durch die Avidinbindung entgegen und l{\"a}sst die Polymernetzwerke schrumpfen.},
  language  = {de}
}