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ePaper created 2013-09-23, 14:05:17 | version 1.25.20
86 CHEMIE Anwendungspotenzial Offenporige polymere Schäume sind interessante Materialien für eine Vielzahl von Anwendungen, vor allem als Adsorber- materialien für die Stofftrennung oder Stoffanreicherung, als Trägermaterial für die Chemo- oder Biokatalyse sowie als dreidimensionale Träger für mammalische Zellen oder Mikroorganismen. Durch geeignete Additive leitfähig gestal- tete Schäume eignen sich sogar als Elektrodenmaterial für Biobrennstoffzellen. Für die genannten Anwendungen muss in der Regel die innere Oberfläche der Poren mit funktionellen Gruppen oder Molekülen ausgerüstet werden. Je nach Poren- struktur und Art des für den Schaum verwendeten Polymers ist dies bisher nicht oder nur mit großem Aufwand möglich. Neue einstufige Herstellung Zur einfachen Herstellung von makroporösen Polymerschäu- men mit funktionellen Gruppen, die über sogenannte Click- Reaktionen leicht umgesetzt werden können, haben wir eine einstufige Synthesestrategie entwickelt. Dazu wurde über ein Emulsionspolymerisationsverfahren (High Internal Phase Emulsion) ein vernetzter, Azid-Funktionen enthaltender Polymerschaum hergestellt. Die organische Pha- se enthält dabei das Monomer, den Vernetzer und ein Tensid. Die wässrige Phase, die zusammen mit der organischen Phase in ein Reaktionsgefäß gegeben wird, enthält den Initiator für die radikalische Polymerisation (Abb. 3). Schaum mit funktionellen Poren Das als Beispiel in Abb. 1 gezeigte hergestellte Material besitzt eine Porosität von ca. 90 %. Die Struktur mit offenen Makro- poren im Bereich von ca. 5–10 μm und Mikroporen unterhalb von 1 μm zeigt die rasterelektronenmikroskopische Aufnahme in Abb. 2. Azid-Funktionen können unter sehr milden Bedingungen, wie sie beispielsweise Biomoleküle benötigen, und nebenreakti- onsfrei mit Alkin-Funktionen reagieren (Click-Reaktion). Die Anbindung von niedermolekularen Verbindungen und auch Polymeren an die innere Oberfläche des synthetisierten Schau- mes über eine Azid-Alkin-Cycloaddition (Abb. 4) konnten wir am Beispiel von Propargylalkohol (Abb. 4A) und Propargyl- Poly(methylmethacrylat) (Abb. 4B) zeigen. Biokompatibilität/Biofunktionalität Für Anwendungen des Materials als Träger für Zellen ist des- sen Biokompatibilität eine notwendige Voraussetzung. Erste Tests mit humanen Hautzellen auf den PMMA-modifizierten Schäumen zeigten nach einer Inkubationsdauer von 24 Stun- den eine verbesserte Adhäsion der Zellen im Vergleich zum unmodifizierten Schaum. Lebend-Tot-Färbungen der auf der Oberfläche für 24 Stunden kultivierten humanen Zellen zeig- ten eine hohe Lebendzellzahl. FUNKTIONALE POLYMERE SCHÄUME Dr. rer. nat. Michaela Müller 1 2