@phdthesis{Zarafshani2012,
  author    = {Zarafshani, Zoya},
  title     = {Chain-end functionalization and modification of polymers using modular chemical reactions},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-59723},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2012},
  abstract  = {Taking advantage of ATRP and using functionalized initiators, different functionalities were introduced in both α and ω chain-ends of synthetic polymers. These functionalized polymers could then go through modular synthetic pathways such as click cycloaddition (copper-catalyzed or copper-free) or amidation to couple synthetic polymers to other synthetic polymers, biomolecules or silica monoliths. Using this general strategy and designing these co/polymers so that they are thermoresponsive, yet bioinert and biocompatible with adjustable cloud point values (as it is the case in the present thesis), the whole generated system becomes "smart" and potentially applicable in different branches. The applications which were considered in the present thesis were in polymer post-functionalization (in situ functionalization of micellar aggregates with low and high molecular weight molecules), hydrophilic/hydrophobic tuning, chromatography and bioconjugation (enzyme thermoprecipitation and recovery, improvement of enzyme activity). Different α-functionalized co/polymers containing cholesterol moiety, aldehyde, t-Boc protected amine, TMS-protected alkyne and NHS-activated ester were designed and synthesized in this work.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Rettig2006,
  author    = {Rettig, Hartmut Arnim},
  title     = {Methoden zur Synthese von definierten bioorganisch-synthetischen Blockcopolymeren},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-10293},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2006},
  abstract  = {Bioorganisch-synthetische Blockcopolymere sind sowohl f{\"u}r die Materialwissenschaft als auch f{\"u}r die Medizin hochinteressant. Diese Arbeit besch{\"a}ftigte sich mit neuen Synthesewegen f{\"u}r die Herstellung dieser Blockcopolymere. Zun{\"a}chst wurde der klassische Ansatz zur Herstellung eines Blockcopolymers {\"u}ber die Kupplung der beiden Segmente aufgegriffen. Hierzu wurde eine Methode zur Synthese von selektiv s{\"a}ureendfunktionalisierten Polyacrylaten mittels einer terminalen Benzylesterschutzgruppe vorgestellt. F{\"u}r die Herstellung von bioorganisch-synthetischen Blockcopolymeren mit einem gr{\"o}ßeren Polymersegment wurde daher ein anderer Syntheseansatz entwickelt. Dieser geht von einem funktionalisierten Oligopeptid aus, an dem durch Polymerisation das synthetische Segment aufgebaut wird. Der Aufbau erfolgte durch kontrolliert radikalische Polymerisation, um ein m{\"o}glichst definiertes Segment zu erhalten. Zun{\"a}chst wurde eine Synthese von Oligopeptid-Makroinitiatoren f{\"u}r die ATRP-Polymerisation durchgef{\"u}hrt. Es konnte gezeigt werden, dass in geeigneten polaren L{\"o}sungsmitteln (DMSO, DMF) eine Polymerisation mit dem ATRP-Oligopeptid-Makroinitiator erfolgreich ist. Allerdings treten w{\"a}hrend der Polymerisation Wechselwirkungen zwischen dem Katalysator und dem Oligopeptid auf. Eine Alternative bietet die RAFT-Polymerisation, da sie ohne einen Katalysator durchgef{\"u}hrt wird. Es gelang ausgehend von dem Oligopeptid-ATRP-Makroinitiator den {\"U}bertr{\"a}ger herzustellen. Die RAFT-Polymerisation mit einem Oligopeptid{\"u}bertr{\"a}ger stellt eine wichtige Methode f{\"u}r die Herstellung von bioorganisch-synthetischen Blockcopolymeren dar. Sie besitzt eine hohe Toleranz gegen{\"u}ber funktionellen Gruppen. Die so hergestellten Blockcopolymere sind frei von Verunreinigungen, wie z.B. {\"U}bergangsmetallen. Dabei l{\"a}ßt sich das Molekulargewicht des synthetischen Blocks bei einer Polydispersit{\"a}t um 1,2 gut kontrollieren.},
  subject      = {ATRP},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Pfeifer2011,
  author    = {Pfeifer, Sebastian},
  title     = {Neue Ans{\"a}tze zur Monomersequenzkontrolle in synthetischen Polymeren},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-51385},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2011},
  abstract  = {Von der Natur geschaffene Polymere faszinieren Polymerforscher durch ihre spezielle auf eine bestimmte Aufgabe ausgerichtete Funktionalit{\"a}t. Diese ergibt sich aus ihrer Bausteinabfolge uber die Ausbildung von Uberstrukturen. Dazu z{\"a}hlen zum Beispiel Proteine (Eiweiße), aus deren Gestalt sich wichtige Eigenschaften ergeben. Diese Struktureigenschaftsbeziehung gilt ebenso f{\"u}r funktionelle synthetische Makromolek{\"u}le. Demzufolge kann die Kontrolle der Monomersequenz in Polymeren bedeutend f{\"u}r die resultierende Form des Polymermolek{\"u}ls sein. Obwohl die Synthese von synthetischen Polymeren mit der Komplexit{\"a}t und der Gr{\"o}ße von Proteinen in absehbarer Zeit wahrscheinlich nicht gelingen wird, k{\"o}nnen wir von der Natur lernen, um neuartige Polymermaterialien mit definierten Strukturen (Sequenzen) zu synthetisieren. Deshalb ist die Entwicklung neuer und besserer Techniken zur Strukturkontrolle von großem Interesse f{\"u}r die Synthese von Makromolek{\"u}len, die perfekt auf ihre Funktion zugeschnitten sind. Im Gegensatz zu der Anzahl fortgeschrittener Synthesestrategien zum Design aus- gefallener Polymerarchitekturen - wie zum Beispiel Sterne oder baumartige Polymere (Dendrimere) - gibt es vergleichsweise wenig Ans{\"a}tze zur echten Sequenzkontrolle in synthetischen Polymeren. Diese Arbeit stellt zwei unterschiedliche Techniken vor, mit denen die Monomersequenz innerhalb eines Polymers kontrolliert werden kann. Gerade bei den großtechnisch bedeutsamen radikalischen Polymerisationen ist die Sequenzkontrolle schwierig, weil die chemischen Bausteine (Monomere) sehr reaktiv sind. Im ersten Teil dieser Arbeit werden die Eigenschaften zweier Monomere (Styrol und N-substituiertes Maleinimid) geschickt ausgenutzt, um in eine Styrolkette definierte und lokal scharf abgegrenzte Funktionssequenzen einzubauen. Uber eine kontrollierte radikalische Polymerisationsmethode (ATRP) wurden in einer Ein-Topf-Synthese {\"u}ber das N-substituierte Maleinimid chemische Funktionen an einer beliebigen Stelle der Polystyrolkette eingebaut. Es gelang ebenfalls, vier unterschiedliche Funktionen in einer vorgegebenen Sequenz in die Polymerkette einzubauen. Diese Technik wurde an zwanzig verschiedenen N-substituierten Maleinimiden getestet, die meisten konnten erfolgreich in die Polymerkette integriert werden. In dem zweiten in dieser Arbeit vorgestellten Ansatz zur Sequenzkontrolle, wurde der schrittweise Aufbau eines Oligomers aus hydrophoben und hydrophilen Segmenten (ω-Alkin-Carbons{\"a}ure bzw. α-Amin-ω-Azid-Oligoethylenglycol) an einem l{\"o}slichen Polymertr{\"a}ger durchgef{\"u}hrt. Das Oligomer konnte durch die geschickte Auswahl der Verkn{\"u}pfungsreaktionen ohne Schutzgruppenstrategie synthetisiert werden. Der l{\"o}sliche Polymertr{\"a}ger aus Polystyrol wurde mittels ATRP selbst synthetisiert. Dazu wurde ein Startreagenz (Initiator) entwickelt, das in der Mitte einen s{\"a}urelabilen Linker, auf der einen Seite die initiierende Einheit und auf der anderen die Ankergruppe f{\"u}r die Anbindung des ersten Segments tr{\"a}gt. Der l{\"o}sliche Polymertr{\"a}ger erm{\"o}glichte einerseits die schrittweise Synthese in L{\"o}sung. Andererseits konnten {\"u}bersch{\"u}ssige Reagenzien und Nebenprodukte zwischen den Reaktionsschritten durch F{\"a}llung in einem Nicht-L{\"o}sungsmittel einfach abgetrennt werden. Der Linker erm{\"o}glichte die Abtrennung des Oligomers aus jeweils drei hydrophoben und hydrophilen Einheiten nach der Synthese.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Martin2024,
  author    = {Martin, Johannes},
  title     = {Synthesis of protein-polymer conjugates and block copolymers via sortase-mediated ligation},
  doi       = {10.25932/publishup-64566},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-645669},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {XVII, 150},
  year      = {2024},
  abstract  = {In den vergangenen Jahrzehnten haben therapeutische Proteine in der pharmazeutischen Industrie mehr und mehr an Bedeutung gewonnen. Werden Proteine nichtmenschlichen Ursprungs verwendet, kann es jedoch zu einer Immunreaktion kommen, sodass das Protein sehr schnell aus dem K{\"o}rper ausgeschieden oder abgebaut wird. Um die Zirkulationszeit im Blut signifikant zu verl{\"a}ngern, werden die Proteine mit synthetischen Polymeren modifiziert (Protein-Polymer-Konjugate). Die Proteine aller heute auf dem Markt erh{\"a}ltlichen Medikamente dieser Art tragen eine oder mehrere Polymerketten aus Poly(ethylenglycol) (PEG). Ein Nachteil der PEGylierung ist, dass viele Patienten bei regelm{\"a}ßiger Einnahme dieser Medikamente Antik{\"o}rper gegen PEG entwickeln, die den effizienzsteigernden Effekt der PEGylierung wieder aufheben. Ein weiterer Nachteil der PEGylierung ist die oftmals deutlich verringerte Aktivit{\"a}t der Konjugate im Vergleich zum nativen Protein. Der Grund daf{\"u}r ist die Herstellungsmethode der Konjugate, bei der meist die prim{\"a}ren Amine der Lysin-Seitenketten und der N-Terminus des Proteins genutzt werden. Da die meisten Proteine mehrere gut zug{\"a}ngliche Lysine aufweisen, werden oft unterschiedliche und teilweise mehrere Lysine mit PEG funktionalisiert, was zu einer Mischung an Regioisomeren f{\"u}hrt. Je nach Position der PEG-Kette kann das aktive Zentrum abgeschirmt oder die 3D-Struktur des Proteins ver{\"a}ndert werden, was zu einem teilweise drastischen Aktivit{\"a}tsabfall f{\"u}hrt. In dieser Arbeit wurde eine neuartige Methode zur Ligation von Makromolek{\"u}len untersucht. Die Verwendung eines Enzyms als Katalysator zur Verbindung zweier Makromolek{\"u}le ist bisher wenig untersucht und ineffizient. Als Enzym wurde Sortase A ausgew{\"a}hlt, eine gut untersuchte Ligase aus der Familie der Transpeptidasen, welche die Ligation zweier Peptide katalysieren kann. Ein Nachteil dieser Sortase-vermittelten Ligation ist, dass es sich um eine Gleichgewichtsreaktion handelt, wodurch hohe Ausbeuten schwierig zu erreichen sind. Im Rahmen dieser Dissertation wurden zwei zuvor entwickelte Methoden zur Verschiebung des Gleichgewichts ohne Einsatz eines großen {\"U}berschusses von einem Edukt f{\"u}r Makromolek{\"u}le {\"u}berpr{\"u}ft. Zur Durchf{\"u}hrung der Sortase-vermittelten Ligation werden zwei komplement{\"a}re Peptidsequenzen verwendet, die Erkennungssequenz und das Nukleophil. Um eine systematische Untersuchung durchf{\"u}hren zu k{\"o}nnen, wurden alle n{\"o}tigen Bausteine (Protein-Erkennungssequenz zur Reaktion mit Nukleophil-Polymer und Polymer-Erkennungssequenz mit Nukleophil-Protein) hergestellt. Als Polymerisationstechnik wurde die radikalische Polymerisation mit reversibler Deaktivierung (im Detail, Atom Transfer Radical Polymerization, ATRP und Reversible Addition-Fragmentation Chain Transfer, RAFT polymerization) gew{\"a}hlt, um eine enge Molmassenverteilung zu erreichen. Die Herstellung der Bausteine begann mit der Synthese der Peptide via automatisierter Festphasen-Peptidsynthese, um eine einfache {\"A}nderung der Peptidsequenz zu gew{\"a}hrleisten und um eine Modifizierung der Polymerkette nach der Polymerisation zu umgehen. Um die ben{\"o}tigte unterschiedliche Funktionalit{\"a}t der zwei Peptidsequenzen (freier C-Terminus bei der Erkennungssequenz bzw. freier N-Terminus bei dem Nukleophil) zu erreichen, wurden verschiedene Linker zwischen Harz und Peptid verwendet. Danach wurde der Ketten{\"u}bertr{\"a}ger (chain transfer agent, CTA) zur Kontrolle der Polymerisation mit dem auf dem Harz befindlichen Peptid gekoppelt. Die f{\"u}r die anschließende Polymerisation verwendeten Monomere basierten auf Acrylamiden und Acrylaten und wurden anhand ihrer Eignung als Alternativen zu PEG ausgew{\"a}hlt. Es wurde eine k{\"u}rzlich entwickelte Technik basierend auf der RAFT-Polymerisation (xanthate-supported photo-iniferter RAFT, XPI-RAFT) verwendet um eine Reihe an Peptid-Polymeren mit unterschiedlichen Molekulargewichten und engen Molekulargewichtsverteilungen herzustellen. Nach Entfernung der Schutzgruppen der Peptid-Seitenketten wurden die Peptid-Polymere zun{\"a}chst genutzt, um mittels Sortase-vermittelter Ligation zwei Polymerketten zu einem Blockcopolymer zu verbinden. Unter Verwendung von Ni2+-Ionen in Kombination mit einer Verl{\"a}ngerung der Erkennungssequenz um ein Histidin zur Unterdr{\"u}ckung der R{\"u}ckreaktion konnte ein maximaler Umsatz von 70 \% erreicht werden. Dabei zeigte sich ein oberes Limit von durchschnittlich 100 Wiederholungseinheiten; die Ligation von l{\"a}ngeren Polymeren war nicht erfolgreich. Danach wurden ein Modellprotein und ein Nanobody mit vielversprechenden medizinischen Eigenschaften mit den f{\"u}r die enzymkatalysierte Ligation ben{\"o}tigten Peptidsequenzen f{\"u}r die Kopplung mit den zuvor hergestellten Peptid-Polymeren verwendet. Dabei konnte bei Verwendung des Modellproteins keine Bildung von Protein-Polymer-Konjugaten beobachtet werden. Der Nanobody konnte dagegen C-terminal mit einem Polymer funktionalisiert werden. Dabei wurde eine {\"a}hnliche Limitierung in der Polymer-Kettenl{\"a}nge beobachtet wie zuvor. Die auf Ni-Ionen basierte Strategie zur Gleichgewichtsverschiebung hatte hier keinen ausschlaggebenden Effekt, w{\"a}hrend die Verwendung von einem {\"U}berschuss an Polymer zur vollst{\"a}ndigen Umsetzung des Edukt-Nanobody f{\"u}hrte. Die erhaltenen Daten aus diesem Projekt bilden eine gute Basis f{\"u}r weitere Forschung in dem vielversprechenden Feld der enzymkatalysierten Herstellung von Protein-Polymer-Konjugaten und Blockcopolymeren. Langfristig k{\"o}nnte diese Herangehensweise eine vielseitig einsetzbare Herstellungsmethode von ortsspezifischen therapeutischen Protein-Polymer Konjugaten darstellen, welche sowohl eine hohe Aktivit{\"a}t als auch eine lange Zirkulationszeit im Blut aufweisen.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Lee2018,
  author    = {Lee, Hui-Chun},
  title     = {Toward ultimate control of polymerization and catalytic property},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-414973},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {vii, iii, 150},
  year      = {2018},
  abstract  = {Reversible-deactivation radical polymerization (RDRP) is without any doubt one of the most prevalent and powerful strategies for polymer synthesis, by which well-defined living polymers with targeted molecular weight (MW), low molar dispersity (Ɖ) and diverse morphologies can be prepared in a controlled fashion. Atom transfer radical polymerization (ATRP) as one of the most extensive studied types of RDRP has been particularly emphasized due to the high accessibility to hybrid materials, multifunctional copolymers and diverse end group functionalities via commercially available precursors. However, due to catalyst-induced side reactions and chain-chain coupling termination in bulk environment, synthesis of high MW polymers with uniform chain length (low Ɖ) and highly-preserved chain-end fidelity is usually challenging. Besides, owing to the inherited radical nature, the control of microstructure, namely tacticity control, is another laborious task. Considering the applied catalysts, the utilization of large amounts of non-reusable transition metal ions which lead to cumbersome purification process, product contamination and complicated reaction procedures all delimit the scope ATRP techniques. Metal-organic frameworks (MOFs) are an emerging type of porous materials combing the properties of both organic polymers and inorganic crystals, characterized with well-defined crystalline framework, high specific surface area, tunable porous structure and versatile nanochannel functionalities. These promising properties of MOFs have thoroughly revolutionized academic research and applications in tremendous aspects, including gas processing, sensing, photoluminescence, catalysis and compartmentalized polymerization. Through functionalization, the microenvironment of MOF nanochannel can be precisely devised and tailored with specified functional groups for individual host-guest interactions. Furthermore, properties of high transition metal density, accessible catalytic sites and crystalline particles all indicate MOFs as prominent heterogeneous catalysts which open a new avenue towards unprecedented catalytic performance. Although beneficial properties in catalysis, high agglomeration and poor dispersibility restrain the potential catalytic capacity to certain degree. Due to thriving development of MOF sciences, fundamental polymer science is undergoing a significant transformation, and the advanced polymerization strategy can eventually refine the intrinsic drawbacks of MOF solids reversely. Therefore, in the present thesis, a combination of low-dimensional polymers with crystalline MOFs is demonstrated as a robust and comprehensive approach to gain the bilateral advantages from polymers (flexibility, dispersibility) and MOFs (stability, crystallinity). The utilization of MOFs for in-situ polymerizations and catalytic purposes can be realized to synthesize intriguing polymers in a facile and universal process to expand the applicability of conventional ATRP methodology. On the other hand, through the formation of MOF/polymer composites by surface functionalization, the MOF particles with environment-adjustable dispersibility and high catalytic property can be as-prepared. In the present thesis, an approach via combination of confined porous textures from MOFs and controlled radical polymerization is proposed to advance synthetic polymer chemistry. Zn2(bdc)2(dabco) (Znbdc) and the initiator-functionalized Zn MOFs, ZnBrbdc, are utilized as a reaction environment for in-situ polymerization of various size-dependent methacrylate monomers (i.e. methyl, ethyl, benzyl and isobornyl methacrylate) through (surface-initiated) activators regenerated by electron transfer (ARGET/SI-ARGET) ATRP, resulting in polymers with control over dispersity, end functionalities and tacticity with respect to distinct molecular size. While the functionalized MOFs are applied, due to the strengthened compartmentalization effect, the accommodated polymers with molecular weight up to 392,000 can be achieved. Moreover, a significant improvement in end-group fidelity and stereocontrol can be observed. The results highlight a combination of MOFs and ATRP is a promising and universal methodology to synthesize versatile well-defined polymers with high molecular weight, increment in isotactic trial and the preserved chain-end functionality. More than being a host only, MOFs can act as heterogeneous catalysts for metal-catalyzed polymerizations. A Cu(II)-based MOF, Cu2(bdc)2(dabco), is demonstrated as a heterogeneous, universal catalyst for both thermal or visible light-triggered ARGET ATRP with expanded monomer range. The accessible catalytic metal sites enable the Cu(II) MOF to polymerize various monomers, including benzyl methacrylate (BzMA), styrene, methyl methacrylate (MMA), 2-(dimethylamino)ethyl methacrylate (DMAEMA) in the fashion of ARGET ATRP. Furthermore, due to the robust frameworks, surpassing the conventional homogeneous catalyst, the Cu(II) MOF can tolerate strongly coordinating monomers and polymerize challenging monomers (i.e. 4-vinyl pyridine, 2-vinyl pyridine and isoprene), in a well-controlled fashion. Therefore, a synthetic procedure can be significantly simplified, and catalyst-resulted chelation can be avoided as well. Like other heterogeneous catalysts, the Cu(II) MOF catalytic complexes can be easily collected by centrifugation and recycled for an arbitrary amount of times. The Cu(II) MOF, composed of photostimulable metal sites, is further used to catalyze controlled photopolymerization under visible light and requires no external photoinitiator, dye sensitizer or ligand. A simple light trigger allows the photoreduction of Cu(II) to the active Cu(I) state, enabling controlled polymerization in the form of ARGET ATRP. More than polymerization application, the synergic effect between MOF frameworks and incorporated nucleophilic monomers/molecules is also observed, where the formation of associating complexes is able to adjust the photochemical and electrochemical properties of the Cu(II) MOF, altering the band gap and light harvesting behavior. Owing to the tunable photoabsorption property resulting from the coordinating guests, photoinduced Reversible-deactivation radical polymerization (PRDRP) can be achieved to further simplify and fasten the polymerization. More than the adjustable photoabsorption ability, the synergistic strategy via a combination of controlled/living polymerization technique and crystalline MOFs can be again evidenced as demonstrated in the MOF-based heterogeneous catalysts with enhanced dispersibility in solution. Through introducing hollow pollen pivots with surface immobilized environment-responsive polymer, PDMAEMA, highly dispersed MOF nanocrystals can be prepared after associating on polymer brushes via the intrinsic amine functionality in each DMAEMA monomer. Intriguingly, the pollen-PDMAEMA composite can serve as a "smart" anchor to trap nanoMOF particles with improved dispersibility, and thus to significantly enhance liquid-phase photocatalytic performance. Furthermore, the catalytic activity can be switched on and off via stimulable coil-to-globule transition of the PDMAEMA chains exposing or burying MOF catalytic sites, respectively.},
  language  = {en}
}