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Im Verlauf dieser Arbeit sind Blockcopolymere verschiedener Ladung auf Basis von PEO mit hohen Molekulargewichten durch lebendende freie radikalische Polymerisation hergestellt worden. Die Polymere sind einfach im Grammmaßstab herstellbar. Sie zeigen sowohl einen großen Einfluss auf die Nukleation als auch auf die Auflösung von Calciumphosphat. Gleichwohl scheint das Vorhandensein von positiven Gruppen (Kationen, Ampholyten und Betainen) keinen dramatischen Einfluss auf die Nukleation zu haben.
So verursachen Polymere mit positiven Ladungen die gleiche Retentionwirkung wie solche, die ausschließlich anionische Gruppen enthalten. Aus der Verwendung der kationischen, ampholytischen und betainischen Copolymere resultiert allerdings eine andersartige Morphologie der Niederschläge, als aus der Verwendung der Anionischen hervorgeht. Bei der Stabilisierung einer HAP-Oberfläche setzt sich dieser Trend fort, das heißt, rein anionische Copolymere wirken stärker stabilisierend als solche, die positive Ladungen enthalten. Durch Inkubation von menschlichem Zahnschmelz mit anionischen Copolymeren konnte gezeigt werden, dass die Biofilmbildung verglichen mit einer unbehandelten Zahnoberfläche eingeschränkt abläuft. All dies macht die Polymere zu interessanten Additiven für Zahnpflegeprodukte.
Zusätzlich konnten auf Basis dieser rein anionischen Copolymere Polymerbürsten, ebenfalls über lebendende freie radikalische Polymerisation, hergestellt werden. Diese zeichnen sich durch einen großen Einfluss auf die Kristallphase aus und bilden mit dem CHAP des AB-Types das Material, welches auch in Knochen und Zähnen vorkommt. Erste Cytotoxizitätstests lassen auf das große Potential dieser Polymerbürsten für Beschichtungen in der Medizintechnik schließen.
The present article is among the first reports on the effects of poly(ampholyte)s and poly(betaine)s on the biomimetic formation of calcium phosphate. We have synthesized a series of di- and triblock copolymers based on a non-ionic poly(ethylene oxide) block and several charged methacrylate monomers, 2-(trimethylammonium)ethyl methacrylate chloride, 2-((3-cyanopropyl)-dimethylammonium)ethyl methacrylate chloride, 3-sulfopropyl methacrylate potassium salt, and [2-(methacryloyloxy)ethyl]dimethyl-(3-sulfopropyl)ammonium hydroxide. The resulting copolymers are either positively charged, ampholytic, or betaine block copolymers. All the polymers have very high molecular weights of over 106 g mol−1. All polymers are water-soluble and show a strong effect on the precipitation and dissolution of calcium phosphate. The strongest effects are observed with triblock copolymers based on a large poly(ethylene oxide) middle block (nominal Mn = 100 000 g mol−1). Surprisingly, the data show that there is a need for positive charges in the polymers to exert tight control over mineralization and dissolution, but that the exact position of the charge in the polymer is of minor importance for both calcium phosphate precipitation and dissolution.