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2013|14 Jahresbericht Fraunhofer IGB

95 Dr. Achim Weber Telefon +49 711 970-4022 achim.weber@igb.fraunhofer.de Kontakt Literatur [1] Speyerer, C.; Güttler, S.; Borchers, K.; Tovar, G. E. M.; Hirth, T.; Weber A., Surface Functionalization of Toner Particles for the As- sembly of Three-Dimensional Objects via Click Chemistry, Che- mie Ingenieur Technik 2012, 84: 322 – 327 [2] Speyerer, C.; Borchers, K.; Hirth, T.; Tovar, G. E. M.; Weber, A., Surface etching of methacrylic microparticles via basic hydrolysis and introduction of functional groups for click chemistry, Journal of Colloid and Interface Science 2013, 397: 185 – 191 Förderung Wir danken der VolkswagenStiftung und dem FCI – Fonds der Chemischen Industrie für die Förderung der Forschungsarbeiten. Projektpartner Fraunhofer IPA, Stuttgart | IGVP, Universität Stuttgart Modifizierung der Partikeloberfläche mit Klickchemie Die Modifizierung der Polymethylmethacrylat-Oberflächen erfolgt mithilfe von polymeranalogen Umsetzungen. Dabei bleiben die Hauptketten der Polymeroberfläche unverändert, während die Seitengruppen chemisch modifiziert werden. Die aktivierte Oberfläche ermöglicht eine weitergehende Funkti- onalisierung der Tonerpartikel mit Klickfunktionen wie Thiol-, Azid- und Alkingruppen, die für eine chemische 3D-Fixierung durch die Thiol-In-Reaktion oder die 1,3-dipolare Cycloadditi- on zur Verfügung stehen. Abb. 3 zeigt die erfolgreiche Funk- tionalisierung der Tonerpartikel anhand der spezifischen An- bindung eines fluoreszierenden Farbstoffs: Mittels konfokaler Lasermikroskopie kann der Farbstoff ausschließlich an der hyd- rolysierten Partikeloberfläche nachgewiesen werden, während im Partikelinneren keine Emission detektiert wird (Abb. 3A). Die Überlagerung verschiedener zweidimensionaler Bildebe- nen ermöglicht es, die fluoreszierenden Partikeloberflächen dreidimensional darzustellen (Abb. 3B). Anwendung als Biomaterial und Ausblick Um zu überprüfen, ob sich die hergestellten Polymertoner­ partikel als Trägermaterial für das Tissue Engineering eignen, haben wir die Zytokompatibilität der Partikel gegenüber hu- manen Fibroblasten und Keratinozyten untersucht. Die Zellen wiesen auf allen Polymeren mit einem Glaspunkt über der Raumtemperatur eine hohe Viabilität auf, die mit dem Wachs- tum auf kommerziellen Zellkulturschalen vergleichbar ist. Die Funktionalisierung der Oberflächen führt zu einer gesteiger- ten Zellproliferation, die bis zu 178 Prozent gegenüber dem Referenzmaterial beträgt. Druckversuche mit dem oberflä- chenfunktionalisierten Tonermaterial wurden mit einem elek- trofotografischen Drucker beim Projektpartner Fraunhofer IPA erfolgreich durchgeführt. Mit den bis jetzt erarbeiteten Parti- kelsystemen ist es uns möglich, reaktive Strukturen auf ebe- nen Substraten zu drucken, um so Materialien zu verbinden, die nicht ohne weiteres zusammenhaften. 1 Tubuläre Strukturen werden erzeugt, indem die aus nicht fixier- ten Partikeln bestehende Stützstruktur nach dem Druck ent- fernt wird. Die Matrixstruktur verleiht dem 3D-Objekt auch da- nach Stabilität. 2 Über Suspensionspolymerisation erzeugte sphärische Poly­ methyl­methacrylat-Tonerpartikel. 3 Konfokale Lasermikroskopaufnahme der Fluoresczeinamin- funktionalisierten Partikeloberflächen. Die Überlagerung der zweidimensionalen Bildebenen (A) ermöglicht eine dreidimen- sionale Abbildung der funktionalisierten Partikel (B). Maßstab: x-Achse = 27,5 μm, y-Achse = 27,5 μm und z-Achse = 3,5 μm. 3 A 3 B

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