@phdthesis{Hechenbichler2021,
  author    = {Hechenbichler, Michelle},
  title     = {New thermoresponsive amphiphilic block copolymers with unconventional chemical structure and architecture},
  doi       = {10.25932/publishup-54182},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-541822},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {XIX, 186},
  year      = {2021},
  abstract  = {Das Aggregationsverhalten von amphiphilen Blockcpoolymeren ist wichtig f{\"u}r zahlreiche Anwendungen, beispielsweise in der Waschmittelindustrie als Verdicker oder in der Pharmazie zur kontrollierten Freisetzung von Wirkstoffen. Wenn einer der Bl{\"o}cke thermoresponsiv ist, kann das Aggregationsverhalten zus{\"a}tzlich {\"u}ber die Temperatur gesteuert werden. W{\"a}hrend sich die bisherigen Untersuchungen solcher „intelligenten" Systeme zumeist auf einfache Diblockcopolymere beschr{\"a}nkt haben, wurde in der vorliegenden Arbeit die Komplexit{\"a}t der Polymere und damit die Vielseitigkeit dieser Systeme erh{\"o}ht. Dazu wurden spezifische Monomere, verschiedene Blockl{\"a}ngen, unterschiedliche Architekturen und zus{\"a}tzliche funktionelle Gruppen eingef{\"u}hrt. Durch systematische {\"A}nderungen wurde das Struktur-Wirkungsverhalten solcher thermoresponsiver amphiphiler Blockcopolymere untersucht. Dabei sind die Blockcopolymere typischerweise aus einem permanent hydrophoben „Sticker", einem permanent hydrophilen Block sowie einem thermoresponsiven Block, der ein Lower Critical Solution Temperature (LCST) Verhalten zeigt, aufgebaut. W{\"a}hrend der permanent hydrophile Block aus N,N Dimethylacrylamid (DMAm) bestand, wurden f{\"u}r den thermoresponsiven Block unterschiedliche Monomere, n{\"a}mlich N n Propylacrylamid (NPAm), N iso Propylacrylamid (NiPAm), N,N Diethylacrylamid (DEAm), N,N Bis(2 methoxyethyl)acrylamid (bMOEAm), oder N Acryloylpyrrolidin (NAP) mit entsprechend unterschiedlichen LCSTs von 25, 32, 33, 42 und 56 °C verwendet. Die Blockcopolymere wurden mittels aufeinanderfolgender reversibler Additions-Fragmentierungs-Ketten{\"u}bertragungspolymerisation (RAFT Polymerisation) hergestellt, um Polymere mit linearer, doppelt hydrophober sowie symmetrischer Quasi Miktoarm Architektur zu erhalten. Dabei wurden wohldefinierte Blockgr{\"o}ßen, Endgruppen und enge Molmassenverteilungen (Ɖ ≤ 1.3) erzielt. F{\"u}r komplexere Architekturen, wie die doppelt thermoresponsive und die nicht symmetrische Quasi Miktoarm Architekturen, wurde RAFT mit Atomtransfer-Radikalpolymerisation (ATRP) oder Single Unit Monomer Insertion (SUMI), kombiniert. Die dabei erhaltenen Blockcopolymere hatten ebenfalls wohldefinierte Blockl{\"a}ngen, allerdings war die Molmassenverteilung generell breiter (Ɖ ≤ 1.8) und Endgruppen gingen zum Teil verloren, da komplexere Syntheseschritte n{\"o}tig waren. Das thermoresponsive Verhalten in w{\"a}ssriger L{\"o}sung wurde mittels Tr{\"u}bungspunktmessung und Dynamischer Lichtstreuung (DLS) untersucht. Unterhalb der Phasen{\"u}berganstemperatur waren die Polymere l{\"o}slich in Wasser und mizellare Strukturen waren in der DLS sichtbar. Oberhalb der Phasen{\"u}bergangstemperatur war das Aggregationsverhalten dann stark abh{\"a}ngig von der Architektur und der chemischen Struktur des thermoresponsiven Blocks. Thermoresponsive Bl{\"o}cke aus PNAP und PbMOEAm mit einer Blockl{\"a}nge von DPn = 40 zeigten keinen Tr{\"u}bungspunkt (CP) bis hin zu 80 °C, da durch den angebrachten hydrophilen PDMAm Block die bereits hohe LCST der entsprechenden Homopolymere bei den Blockcopolymeren weiter erh{\"o}ht wurde. Blockcopolymere mit PNiPAm, PDEAm und PNPAm hinggeen zeigten abh{\"a}ngig von der Architektur und Blockgr{\"o}ße unterschiedliche CP's. Oberhalb der CP's waren gr{\"o}ßere Aggregate vor allem f{\"u}r die Blockcopolymere mit PNiPAm und PDEAm sichtbar, wohingegen der Phasen{\"u}bergang f{\"u}r Blockcopolymere mit PNPAm stark abh{\"a}ngig von der jeweiligen Architektur war und entsprechend kleinere oder gr{\"o}ßere Aggregate zeigte. Um das Aggregationsverhalten besser zu verstehen, wurden Fluoreszenzstudien an PDMAm und PNiPAm Homo und Blockcopolymeren mit linearer Architektur durchgef{\"u}hrt, welche mit komplement{\"a}ren Fluoreszenzfarbstoffen an den entgegengesetzten Kettenenden funktionalisiert wurden. Das thermoresponsive Verhalten wurde dabei sowohl in Wasser als auch in {\"O}l-in-Wasser Mikroemulsion untersucht. Die Ergebnisse zeigten, dass das Blockcopolymer sich, {\"a}hnlich wie die anderen hergestellten Architekturen, bei niedrigen Temperaturen wie ein Polymertensid verh{\"a}lt. Dabei bilden die hydrophoben Stickergruppen den Kern und die hydrophilen Arme die Corona der Mizelle. Oberhalb des Phasen{\"u}bergangs des PNiPAm Blocks verhielten sich die Blockcopolymere allerdings wie assoziative Telechele mit zwei nicht symmetrischen hydrophoben Endgruppen, die sich untereinander nicht mischten. Daher bildeten die Blockcopolymere anstatt aggregierter „Blumen"-Mizellen gr{\"o}ßere, dynamische Aggregate. Diese sind einerseits {\"u}ber die urspr{\"u}nglichen Mizellkerne bestehend aus den hydrophoben Sticker als auch {\"u}ber Cluster der kollabierten thermoresponsiven Bl{\"o}cke miteinander verkn{\"u}pft. In Mikroemulsion ist diese Art der Netzwerkbildung noch st{\"a}rker ausgepr{\"a}gt.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Dai2018,
  author    = {Dai, Xiaolin},
  title     = {Synthesis of artificial building blocks for sortase-mediated ligation and their enzymatic linkage},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-420060},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {XIV, 125},
  year      = {2018},
  abstract  = {Das Enzym Sortase A katalysiert die Bildung einer Peptidbindung zwischen der Erkennungssequenz LPXTG und einem Oligoglycin. W{\"a}hrend vielf{\"a}ltige Ligationen zwischen Proteinen und verschiedenen Biomolek{\"u}len, Proteinen und kleinen synthetischen Molek{\"u}len, sowie Proteinen und Oberfl{\"a}chen durchgef{\"u}hrt wurden, besteht das Ziel dieser Arbeit darin, die Sortase-katalysierte Verlinkung von synthetischen Bausteinen zu untersuchen. Dies k{\"o}nnte den Weg bereiten f{\"u}r die Anwendung von Sortase A f{\"u}r chemische Aufgabenstellungen und eventuell sogar in den Materialwissenschaften. F{\"u}r diese grunds{\"a}tzliche Untersuchung wurden die verwendeten Bausteine zun{\"a}chst so einfach wie m{\"o}glich gehalten und leicht zug{\"a}ngliche SiO2 Nanopartikel und kommerziell erh{\"a}ltliche Polymerbl{\"o}cke ausgew{\"a}hlt. Die Bausteine wurden als erstes mit den Peptidsequenzen f{\"u}r Sortase-vermittelte Ligationen funktionalisiert. SiO2 Nanopartikel wurden mit Durchmessern von 60 und 200 nm hergestellt und mit C=C Doppelbindungen oberfl{\"a}chenmodifiziert. Dann wurden Peptide mit einem terminalen Cystein kovalent durch eine Thiol-en Reaktion angebunden. An die 60 nm NP wurden Peptide mit einem Pentaglycin und an die 200 nm Partikel Peptide mit LPETG Sequenz gebunden. Auf die gleiche Art und Weise wurden Peptide mit terminalem Cystein an die Polymere Polyethylenglykol (PEG) und Poly(N Isopropylacrylamid) (PNIPAM), die beide {\"u}ber C=C Endgruppen verf{\"u}gen, gebunden und G5-PEG und PNIPAM-LPETG Konjugate erhalten. Mit den vier Bausteinen wurden nun durch Sortase-vermittelte Ligation NP-Polymer Hybride, NP-NP und Polymer-Polymer Strukturen hergestellt und die Produkte u. a. durch Transmissionselektronen-mikroskopie, MALDI-ToF Massenspektrometrie sowie Dynamische Lichtstreuung charakterisiert. Die Verlinkung dieser synthetischen Bausteine konnte eindeutig gezeigt werden. Das Verwenden von kommerziell erh{\"a}ltlichen Polymeren hat jedoch zu einem Gemisch der Polymer-Peptid Konjugate mit unmodifiziertem Polymer gef{\"u}hrt, welches nicht gereinigt werden konnte. Deswegen wurden anschließend Synthesestrategien f{\"u}r reine Peptid-Polymer und Polymer-Peptid Konjugate als Bausteine f{\"u}r Sortase-vermittelte Ligationen entwickelt. Diese basieren auf der RAFT Polymerisation mit CTAs, die entweder an N- oder C-Terminus eines Peptids gebunden sind. GG-PNIPAM wurde durch das Anbinden eines geeigneten RAFT CTAs an Fmoc-GG in einer Veresterungsreaktion, Polymerisation von NIPAM und Abspalten der Fmoc Schutzgruppe synthetisiert. Weiterhin wurden mehrere Peptide durch Festphasen-Peptidsynthese erhalten. Die Anbindung eines RAFT CTAs (oder eines Polymerisationsinitiators) an den N-Terminus eines Peptids kann automatisiert als letzter Schritt in einem Peptid-Synthetisierer erfolgen. Die Synthese eines solchen Konjugats konnte in dem Zeithorizont dieser Arbeit noch nicht erreicht werden. Jedoch existieren mehrere vielversprechende Strategien, um diesen Ansatz mit verschiedenen Kopplungsreagenzien zur Anbindung des CTAs fortzusetzen. Solche Polymer Bausteine k{\"o}nnen in Zukunft f{\"u}r die Synthese von Protein-Polymer Konjugaten durch Sortase-Katalyse verwendet werden. Außerdem kann der Ansatz auch f{\"u}r die Synthese von Block-Copolymeren aus Polymerbl{\"o}cken mit Peptidmotiven an beiden Enden ausgebaut werden. Auch wenn bei der grunds{\"a}tzlichen Untersuchung im Rahmen dieser Arbeit Hybridstrukturen hergestellt wurden, die auch durch traditionelle chemische Synthesen erhalten werden k{\"o}nnten, wird ein Bausatz solcher Bausteine in Zukunft die Synthese neuer Materialien erm{\"o}glichen und kann auch den Weg f{\"u}r die Anwendung von Enzymen in den Materialwissenschaften ebnen. In Erg{\"a}nzung zu Nanopartikeln und Block-Copolymeren k{\"o}nnen dann auch Hybridmaterialien unter Einbezug von Protein-basierten Bausteinen hergestellt werden. Daher k{\"o}nnten Sortase Enzyme zu einem Werkzeug werden, welches etablierte chemische Verlinkungstechniken erg{\"a}nzt und mit den hoch spezifischen Peptidmotiven {\"u}ber funktionale Einheiten verf{\"u}gt, die orthogonal zu allen chemischen Gruppen sind.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Miasnikova2012,
  author    = {Miasnikova, Anna},
  title     = {New hydrogel forming thermo-responsive block copolymers of increasing structural complexity},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-59953},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2012},
  abstract  = {This work describes the synthesis and characterization of stimuli-responsive polymers made by reversible addition-fragmentation chain transfer (RAFT) polymerization and the investigation of their self-assembly into "smart" hydrogels. In particular the hydrogels were designed to swell at low temperature and could be reversibly switched to a collapsed hydrophobic state by rising the temperature. Starting from two constituents, a short permanently hydrophobic polystyrene (PS) block and a thermo-responsive poly(methoxy diethylene glycol acrylate) (PMDEGA) block, various gelation behaviors and switching temperatures were achieved. New RAFT agents bearing tert-butyl benzoate or benzoic acid groups, were developed for the synthesis of diblock, symmetrical triblock and 3-arm star block copolymers. Thus, specific end groups were attached to the polymers that facilitate efficient macromolecular characterization, e.g by routine 1H-NMR spectroscopy. Further, the carboxyl end-groups allowed functionalizing the various polymers by a fluorophore. Because reports on PMDEGA have been extremely rare, at first, the thermo-responsive behavior of the polymer was investigated and the influence of factors such as molar mass, nature of the end-groups, and architecture, was studied. The use of special RAFT agents enabled the design of polymer with specific hydrophobic and hydrophilic end-groups. Cloud points (CP) of the polymers proved to be sensitive to all molecular variables studied, namely molar mass, nature and number of the end-groups, up to relatively high molar masses. Thus, by changing molecular parameters, CPs of the PMDEGA could be easily adjusted within the physiological interesting range of 20 to 40°C. A second responsivity, namely to light, was added to the PMDEGA system via random copolymerization of MDEGA with a specifically designed photo-switchable azobenzene acrylate. The composition of the copolymers was varied in order to determine the optimal conditions for an isothermal cloud point variation triggered by light. Though reversible light-induced solubility changes were achieved, the differences between the cloud points before and after the irradiation were small. Remarkably, the response to light differed from common observations for azobenzene-based systems, as CPs decreased after UV-irradiation, i.e with increasing content of cis-azobenzene units. The viscosifying and gelling abilities of the various block copolymers made from PS and PMDEGA blocks were studied by rheology. Important differences were observed between diblock copolymers, containing one hydrophobic PS block only, the telechelic symmetrical triblock copolymers made of two associating PS termini, and the star block copolymers having three associating end blocks. Regardless of their hydrophilic block length, diblock copolymers PS11 PMDEGAn were freely flowing even at concentrations as high as 40 wt. \%. In contrast, all studied symmetrical triblock copolymers PS8-PMDEGAn-PS8 formed gels at low temperatures and at concentrations as low as 3.5 wt. \% at best. When heated, these gels underwent a gel-sol transition at intermediate temperatures, well below the cloud point where phase separation occurs. The gel-sol transition shifted to markedly higher transition temperatures with increasing length of the hydrophilic inner block. This effect increased also with the number of arms, and with the length of the hydrophobic end blocks. The mechanical properties of the gels were significantly altered at the cloud point and liquid-like dispersions were formed. These could be reversibly transformed into hydrogels by cooling. This thesis demonstrates that high molar mass PMDEGA is an easily accessible, presumably also biocompatible and at ambient temperature well water-soluble, non-ionic thermo-responsive polymer. PMDEGA can be easily molecularly engineered via the RAFT method, implementing defined end-groups, and producing different, also complex, architectures, such as amphiphilic triblock and star block copolymers, having an analogous structure to associative telechelics. With appropriate design, such amphiphilic copolymers give way to efficient, "smart" viscosifiers and gelators displaying tunable gelling and mechanical properties.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Justynska2005,
  author    = {Justynska, Justyna},
  title     = {Towards a library of functional block copolymers : synthesis and colloidal properties},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-5907},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2005},
  abstract  = {Understanding the principles of self-organisation exhibited by block copolymers requires the combination of synthetic and physicochemical knowledge. The ability to synthesise block copolymers with desired architecture facilitates the ability to manipulate their aggregation behaviour, thus providing the key to nanotechnology. Apart from relative block volumes, the size and morphology of the produced nanostructures is controlled by the effective incompatibility between the different blocks. Since polymerisation techniques allowing for the synthesis of well-defined block copolymers are restricted to a limited number of monomers, the ability to tune the incompatibility is very limited. Nevertheless, Polymer Analogue Reactions can offer another possibility for the production of functional block copolymers by chemical modifications of well-defined polymer precursors. Therefore, by applying appropriate modification methods both volume fractions and incompatibility, can be adjusted. Moreover, copolymers with introduced functional units allow utilization of the concept of molecular recognition in the world of synthetic polymers. The present work describes a modular synthetic approach towards functional block copolymers. Radical addition of functional mercaptanes was employed for the introduction of diverse functional groups to polybutadiene-containing block copolymers. Various modifications of 1,2-polybutadiene-poly(ethylene oxide) block copolymer precursors are described in detail. Furthermore, extension of the concept to 1,2-polybutadiene-polystyrene block copolymers is demonstrated. Further investigations involved the self-organisation of the modified block copolymers. Formed aggregates in aqueous solutions of block copolymers with introduced carboxylic acid, amine and hydroxyl groups as well as fluorinated chains were characterised. Study of the aggregation behaviour allowed general conclusions to be drawn regarding the influence of the introduced groups on the self-organisation of the modified copolymers. Finally, possibilities for the formation of complexes, based on electrostatic or hydrogen-bonding interactions in mixtures of block copolymers bearing mutually interacting functional groups, were investigated.},
  subject      = {Blockcopolymere},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Kubowicz2005,
  author    = {Kubowicz, Stephan},
  title     = {Design and characterization of multicompartment micelles in aqueous solution},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-5752},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2005},
  abstract  = {Self-assembly of polymeric building blocks is a powerful tool for the design of novel materials and structures that combine different properties and may respond to external stimuli. In the past decades, most studies were focused on the self-assembly of amphiphilic diblock copolymers in solution. The dissolution of these block copolymers in a solvent selective for one block results mostly in the formation of micelles. The micellar structure of diblock copolymers is inherently limited to a homogeneous core surrounded by a corona, which keeps the micelle in solution. Thus, for drug-delivery applications, such structures only offer a single domain (the hydrophobic inner core) for drug entrapment. Whereas multicompartment micelles composed of a water-soluble shell and a segregated hydrophobic core are novel, interesting morphologies for applications in a variety of fields including medicine, pharmacy and biotechnology. The separated incompatible compartments of the hydrophobic core could enable the selective entrapment and release of various hydrophobic drugs while the hydrophilic shell would permit the stabilization of these nanostructures in physiological media. However, so far, the preparation and control of stable multicompartment micellar systems are in the first stages and the number of morphological studies concerning such micelles is rather low. Thus considerably little is known about their exact inner structures. In the present study, we concentrate on four different approaches for the preparation of multicompartment micelles by self-assembly in aqueous media. A similarity of all approaches was that hydrocarbon and fluorocarbon blocks were selected for all employed copolymers since such segments tend to be strongly incompatible, and thus favor the segregation into distinct domains. Our studies have shown that the self-assembly of the utilized copolymers in aqueous solution leads in three cases to the formation of multicompartment micelles. As expected the shape and size of the micelles depend on the molecular architecture and to some extent also on the way of preparation. These novel structured colloids may serve as models as well as mimics for biological structures such as globular proteins, and may open interesting opportunities for nanotechnology applications.},
  subject      = {Amphiphile Verbindungen},
  language  = {en}
}