Enzymmoderierte Adressierung von synthetischen Polymeren
Creators: name: Wedegärtner, David
Publisher: name: Universität Paderborn
Year: 2024

description: In dieser Dissertation ist der Transfer der Technologie der “Enzymmoderierten Adressierung” (EMA), die bisher auf rein biologische Systeme begrenzt war, auf synthetische Polymere erfolgt. Die EMA basiert auf der ortsspezifischen Abscheidung durch auf einer Materialoberfläche immobilisierte Enzyme. In dieser Arbeit werden zwei Prozesse entwickelt und analysiert. Zum einen eine Destabilisierungsvariante mit immobilisierter Lipase, bei der synthetisierte Partikel in enzymatisch abbaubaren Mizellen stabilisiert und durch das Enzym in unmittelbarer Nähe zur Materialoberfläche partikular oder als Film abgeschieden werden. Zum anderen eine Aufbauvariante bei der durch immobilisierte Meerrettichperoxidase radikalisch polymerisierbare Monomere polymerisiert und durch die dadurch entstehende Unlöslichkeit auf der Substratoberfläche abscheiden. Dabei unterscheiden sich auch innerhalb der Varianten je nach System und Polymerauswahl die Abscheidemechanismen voneinander. Neben Parametern wie Temperatur, pH-Wert, Abscheidezeit, Konzentrationseinflüssen oder der Glasübergangstemperatur des Polymers bestimmt vor allem die Immobilisierungstechnik des Enzyms die endgültige Morphologie der Abscheidung. Unterschieden wird hier zwischen physikalischer Adsorption, direkter kovalenter Anbindung und kovalenter Anbindung über Abstandshaltermoleküle. Aufgrund der höheren Mobilität der Enzyme wird mit der Adsorption der quantitativ höchste Grad an Abscheidung erzielt. Je nach System ist in diesem selbstterminierenden Prozess eine Schichtdicke von bis zu 400 nm realisierbar. Mit der kovalenten Abscheidung wird hingegen mit quantitativen Einbußen das höchste Maß an Prozesskontrolle und Ortsspezifität erreicht.
description: This dissertation has extended the technology of enzyme-moderated addressing (EMA), previously limited to purely biological systems, to synthetic polymers. EMA is based on site-specific deposition by enzyme immobilized on a material surface. In this work, two processes are developed and analyzed. One is a destabilization variant with immobilized lipase, in which synthesized particles are stabilized in enzymatically degradable micelles and deposited by the enzyme in close proximity to the material surface in particulate or film form. On the other hand, there is an in situ buildup variant in which monomers are radically polymerized by immobilized horseradish peroxidase and deposited on the material surface due to the resulting insolubility. Even within the variants, the deposition mechanisms differ from one another depending on the system and polymer selection. In addition to parameters such as temperature, pH, deposition time, concentration or the glass transition temperature of the polymer, the immobilization technique of the enzyme determines the final morphology of the deposition. A distinction is made between physical adsorption, direct covalent binding, and covalent binding via spacer molecules. Due to the higher mobility of the enzymes, the quantitatively highest degree of deposition is achieved with the adsorption immobilization technique. Depending on the system, a film thickness of up to 400 nm can be achieved in this self-terminating process. With covalent deposition, on the other hand, the highest degree of process control and site specificity is achieved with quantitative losses.