Synthese und Untersuchung von mizellenbildenden RAFT-Blockcopolymeren basierend auf N-tert-Butylacrylamid und N-Acryloylmorpholin

Abstract

Amphiphile Blockcopolymere genießen ein wachsendes Interesse im Hinblick auf ihre vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten im medizinischen und chemischen Bereich. Sie besitzen einen hydrophoben sowie einen hydrophilen Polymerteil und somit die Fähigkeit, ähnlich wie Tenside, in wässrigen Lösungen Mizellen zu bilden. Wasserlösliche Micellen sind dazu befähigt, schlecht wasserlösliche Substanzen einzuschließen und nach geeigneter Modifikation in der Lage, diese wieder kontrolliert freizusetzen. Diese Eigenschaften können in Folge für medizinische Wirkstoffträgersysteme genutzt werden. In dieser Arbeit wurden amphiphile Blockcopolymere mit der sogenannten RAFT (Reversible Addition Fragmentation Chain Transfer) Polymerisationsmethode hergestellt. Aufgrund des lebenden Charakters ist diese Methode hervorragend geeignet, um Blockcopolymere herzustellen und Polymere mit einer schmalen Molekulargewichtsverteilung (Polydispersitätsindex < 1.5) zu erhalten. Als Monomere wurden Methacrylat-, Styrol- und Acrylamidmonomere zur Herstellung der Blockcopolymere verwendet. Weiters wurden auch Comonomere, wie Aktivester verwendet, deren reaktive Gruppen für spätere Modifkationen, z.B. Vernetzungen verwendet werden können.<br />In einem ersten Schritt wurden Homopolymere hergestellt, welche in Folge als MakroRAFT-Reagenzien für die Herstellung der Blockcopolymere verwendet wurden. Copolymere basierend auf N-tert-Butylacrylamid als hydrophobem Monomer und N-Acryloylmorpholin als hydrophilem Monomer zeigten dabei, bei Verwendung von 4-Cyano-4-(phenylcarbonothioylthio)pentansäure als RAFT-Reagenz, die schmalsten Molekulargewichtsverteilungen und beste Verwendbarkeit als micellare Systeme, wie mithilfe von dynamischer Lichtstreuung gezeigt werden konnte. In weiteren Polymerisationsreaktionen wurden mit diesen Monomeren Fluoresceinmethacrylat und N-methacryloyloxysuccinimid copolymerisiert. Die erfolgreiche Einbringung von Flouresceingruppen wurde mittels Photometrie bestätigt und quantifiziert, während die Anwesenheit von Succinimidgruppen mittels 1H-NMR nachgewiesen.<br />

Amphiphilic block copolymers have received a growing scientific interest, due to their various applications in medicine and chemistry.<br />Such polymers consist of a hydrophobic and a hydrophilic polymer part, and thus they have the ability to act as surfactants and form micelles in aqueous solutions. Water-soluble micelles are capable of taking up hydrophobic substances and after suitable modification to release these under controlled conditions. These properties can be used for medical drug delivery systems.<br />In this work amphiphilic block copolymers were prepared by the so-called RAFT (reversible addition fragmentation chain transfer) polymerization technique. Due to its living nature this method is a very suitable method to prepare block copolymers and obtain polymers with a narrow molecular weight distribution (polydispersity index <1.5). As monomers methacrylate-, styrenic and acrylamide derivatives were used in order to prepare the block copolymers. Furthermore, comonomers, such as active esters, were applied to incorporate reactive groups which can be used for subsequent postpolymerization modifications.<br />In a first step, homopolymers were prepared, which in a following step were further used as macroRAFT reagents for the preparation of block copolymers. A copolymer system based on poly-N-tert-butylacrylamide as the hydrophobic block, and poly-N-acryloyl morpholine as hydrophilic part prepared by using 4-cyano-4-(phenylcarbonothioylthio) pentanoic acid as RAFT-reagent gave the narrowest molecular weight distributions, and the best utility as micellar system which was shown by dynamic light scattering experiments. In further polymerization reactions these monomers were copolymerized with the functional monomers fluoresceinmethacrylate and methacryloyloxysuccinimid. After purification, the successful introduction of flourescein-groups was confirmed and quantified by the means of photometry, while the presence of succinimide was detected by 1H-NMR- spectroscopy.<br />