title: Water stable nanofibers by Green Electrospinning of biodegradable suspensions of block copolyesters.
title: Green Electrospinning bioabbaubarer Polymerdispersionen zur Darstellung wasserstabiler Submikrometerfasern
Creators: name: Bubel, Kathrin
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2014
Subjects: Green Electrospinning
Chemie
Nanofaser
Polymer Dispersions
Biodegradable Nanofibers
Polymerdispersion
Elektrospinnen

description: Water stable and biodegradable
      nanofibers were successfully prepared by Green
      Electrospinning of concentrated, tenside-free, aqueous
      dispersions of amphiphilic block copolymers consisting of a
      hydrophobic aliphatic polyester block and a hydrophilic MPEG
      block. The 16 wt% aqueous dispersions of aliphatic
      polyester-block-MPEG were prepared by Solvent Displacement
      method followed by dialysis. Depending on the aliphatic
      polyester-to-MPEG-ratio the particle sizes of the dispersions
      were in the range of 40-250 nm. The obtained dispersions were
      processed to nanofibers by Green Electrospinning adding
      poly(ethylene oxide) and poly(vinyl alcohol) as template
      polymers. The influence of the particle size of the polymer,
      as well as the amount, molecular weights and kind of the
      template polymer on the electrospinnability were
      investigated. Furthermore the water stability, structure and
      mechanical properties of the fibers were analyzed. In doing
      so electrospinning of high molecular weight PEO and longer
      polyester blocks gave best results in terms of bead-free and
      smooth fibers. In a second approach a new organic solvent
      free method for the electrospinning feed preparation were
      described by melting the polymer in water and adding the PEO
      as template polymer to the obtained emulsion. This Melt
      Dispersion method resulted in high viscous electrospinning
      feeds. The influence on the viscosity of the block copolymer
      as well as the amount and molecular weight of template
      polymer were investigated. The electrospinnability and the
      water stability of the fibers - compared to the Solvent
      Displacement based electrospinning feeds - were analyzed as
      well. The capability of these aliphatic polyester-block-MPEGs
      as drug carrier system was investigated using propofol, a
      pheromone and PEI-DNA complexes as additives. The presences
      of the additives in the fibers were confirmed by 1H-NMR
      spectroscopy. The release rate was detected by measuring an
      isothermal TGA.
description: Das Ziel der vorliegenden
      Doktorarbeit war die Herstellung elektrogesponnender
      wasserstabiler, bioabbaubarer Polymerfasern auf Basis
      wässriger Dispersionen unter Zusatz eines Matrixpolymers, um
      den Einsatz potentiell gesundheitsgefährdender Lösungsmittel
      im Elektrospinnenprozess zu vermeiden und damit die
      Anwendungspalette des Elektrospinnens im medizinischen,
      pharmazeutischen und Agrabereich zu erweitern. Als Polymere
      wurden dazu amphiphile Blockcopolyester eingesetzt, die aus
      einem hydrophoben aliphatischen Polyesterblock und einem
      hydrophilen Polyethylenoxid-Block bestanden. Die Herstellung
      der 16 wt% wässrigen Polymerdispersionen erfolgte über die
      Solvent Displacement Methode und anschließender Dialyse. Die
      Partikelgröße der so erhaltenen Dispersionen betrug zwischen
      40-250 nm. Durch Zusatz eines Matrixpolymers (z.B.
      Polyetyhelenoxid) wurden anschließend via Elektrospinnen
      wasserstabile Fasern erhalten werden. Der Einfluss der
      Partikelgröße des Polymers, sowie die Menge, das
      Molekulargewicht und die chemische Zusammensetzung des
      Matrixpolymers auf die Verspinnbarkeit wurden untersucht. Des
      Weiteren wurden die Wasserstabilität, die Morphologie und die
      mechanischen Eigenschaften der Fasern analysiert. In einer
      zweiten Versuchsreihe wird eine neue organische
      lösungsmittelfreie Variante vorgestellt, um die
      Elektrospinnformulierungen herzustellen. Die dabei erhaltenen
      Elektrospinnformulierungen wurden anschließend auf ihre
      Viskosität und ihre Verspinnbarkeit getestet. Die
      Wasserstabilität der erhalten Fasern wurden ebenfalls
      untersucht. Zudem wurde das Anwendungspotential der Fasern
      als „Drug Carrier System“ getestet, indem verschiedene
      Additive (Propofol, PEI-DNA-Komplexe) in die Fasern eingebaut
      und ihre Freisetzungsrate bestimmt wurde.