Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Polymere aus Treibhausgas

28.07.2015

Vielseitige Nanostrukturen aus CO2-basierten Polycarbonaten

Kraftwerke, die ihr Kohlendioxid nicht mehr über den Schornstein in die Atmosphäre blasen, sondern direkt in eine angeschlossene Produktionsanlage einspeisen, sind eine durchaus realistische Zukunftsvorstellung:


Zweistufige Ein-Topf-Synthese zur Herstellung von in Mizellen aggregierten Polycarbonat-Block-Copolymeren aus CO2 und Epoxiden

(c) Wiley-VCH

CO2 ist nicht nur ein unerwünschtes Treibhausgas, sondern auch eine interessante Kohlenstoffquelle, etwa zur Herstellung hochwertiger Polymere. Amerikanische Wissenschaftler stellen in der Zeitschrift Angewandte Chemie jetzt eine zweistufige Ein-Topf-Synthese vor, mit der sich aus CO2 und Epoxiden Polycarbonat-Block-Copolymere herstellen lassen, die wasserlösliche und wasserabweisende Bereiche vereinen und zu Nanopartikeln oder Mizellen aggregieren können.

CO2 und Epoxide – sehr reaktionsfähige Verbindungen mit einem Dreiring aus zwei Kohlenstoffatomen und einem Sauerstoffatom – lassen sich mit speziell entwickelten Katalysatoren zu Polycarbonaten polymerisieren. Diese Verfahren sind eine umweltfreundlichere Alternative zu gängigen Herstellverfahren und wurden bereits von einigen Firmen eingeführt.

Da die bisherigen CO2-basierten Polycarbonate wasserabweisend sind und keine funktionelle Gruppen tragen, ist ihr Einsatz jedoch limitiert. Insbesondere biomedizinische Anwendungen, ein Gebiet, auf dem sich die biokompatiblen Polycarbonate schon etabliert haben, bleiben bisher außen vor.

Das Team um Donald J. Darensbourg und seinen Mitarbeiter Yanyan Wang von der Texas A&M University (USA) sorgt für Abhilfe. Den Forschern ist es erstmals gelungen, amphiphile Polycarbonat-Block-Copolymere herzustellen, bei denen sowohl die wasserabweisenden als auch die wasserlöslichen Bereiche auf CO2 basieren.

Zudem konnten sie verschiedene funktionelle und geladene Gruppen in die Polymere einbauen. Da es sehr schwierig ist, Bausteine für wasserfreundliche Polycarbonate zu finden, behalfen sich die Forscher mit einem Trick: Erst polymerisieren und die wasserlöslichen Gruppen anschließend einfach anknüpfen.

Das Ganze läuft sogar als „Ein-Topf-Reaktion“: Zunächst stellten die Forscher die wasserabweisenden Bereiche durch eine Polymerisation von CO2 und Propylenoxid als Epoxid-Komponente her. Anschließend wurde einfach im selben Gefäß mit einem anderen Baustein weiterpolymerisiert: Allyl-Glycidylether (AGE), einem Epoxid, das eine Doppelbindung in der Seitenkette hat.

Das AGE-haltige Polymer wächst auf beide Enden des bereits entstandenen Polycarbonats auf, sodass ein Triblock-Copolymer entsteht. Die Blocklänge lässt sich präzise steuern. An die Doppelbindungen kann im Anschluss mit einer sogenannten Thiol-En-Klick-Reaktion eine wasserlösliche Gruppe einfach „angeklipst“ werden.

So lassen sich zum Beispiel saure und/oder basische Gruppen anhängen, die im entsprechenden pH-Bereich positiv bzw. negativ geladen vorliegen. Einige der so hergestellten amphiphilen Polycarbonate sind in der Lage, selbstorganisiert zu Partikeln oder Mizellen zu aggregieren. Dies und die Möglichkeit, z.B. auch bioaktive Stoffe anzuknüpfen, könnte viele neue interessante Perspektiven für biomedizinische Anwendung eröffnen.

Angewandte Chemie: Presseinfo 30/2015

Autor: Donald J. Darensbourg, Texas A&M University (USA), http://www.chem.tamu.edu/rgroup/djd/djd.html

Permalink to the original article: http://dx.doi.org/10.1002/ange.201505076 – Please use in your news piece to make sure altmetric.com picks it up and a link to your piece is shown on the journal's website.

Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69451 Weinheim, Germany.

Weitere Informationen:

http://presse.angewandte.de

Dr. Renate Hoer | GDCh

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Goldkugel im goldenen Käfig
21.03.2019 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

nachricht Wichtiger Mechanismus der Antigenpräsentation in Wächterzellen des Immunsystems enträtselt
21.03.2019 | Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Magnetische Mikroboote

Nano- und Mikrotechnologie sind nicht nur für medizinische Anwendungen wie in der Wirkstofffreisetzung vielversprechende Kandidaten, sondern auch für die Entwicklung kleiner Roboter oder flexibler integrierter Sensoren. Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Polymerforschung (MPI-P) haben mit einer neu entwickelten Methode magnetische Mikropartikel hergestellt, die den Weg für den Bau von Mikromotoren oder die Zielführung von Medikamenten im menschlichen Körper, wie z.B. zu einem Tumor, ebnen könnten. Die Herstellung solcher Strukturen sowie deren Bewegung kann einfach durch Magnetfelder gesteuert werden und findet daher Anwendung in einer Vielzahl von Bereichen.

Die magnetischen Eigenschaften eines Materials bestimmen, wie dieses Material auf das Vorhandensein eines Magnetfeldes reagiert. Eisenoxid ist der...

Im Focus: Magnetic micro-boats

Nano- and microtechnology are promising candidates not only for medical applications such as drug delivery but also for the creation of little robots or flexible integrated sensors. Scientists from the Max Planck Institute for Polymer Research (MPI-P) have created magnetic microparticles, with a newly developed method, that could pave the way for building micro-motors or guiding drugs in the human body to a target, like a tumor. The preparation of such structures as well as their remote-control can be regulated using magnetic fields and therefore can find application in an array of domains.

The magnetic properties of a material control how this material responds to the presence of a magnetic field. Iron oxide is the main component of rust but also...

Im Focus: Goldkugel im goldenen Käfig

„Goldenes Fulleren“: Liganden-geschützter Nanocluster aus 32 Goldatomen

Forschern ist es gelungen, eine winzige Struktur aus 32 Goldatomen zu synthetisieren. Dieser Nanocluster hat einen Kern aus 12 Goldatomen, der von einer Schale...

Im Focus: Wichtiger Mechanismus der Antigenpräsentation in Wächterzellen des Immunsystems enträtselt

TWINCORE-Forscher entschlüsseln, wie der Transport von Antigenfragmenten auf die Oberfläche von Immunzellen des Menschen reguliert wird

Dendritische Zellen sind die Wächter unserer Immunabwehr. Sie lauern fremden Eindringlingen auf, schlucken sie, zerlegen sie in Bruchstücke und präsentieren...

Im Focus: Selbstheilender Lack aus Maisstärke lässt kleine Kratzer durch Wärme verschwinden

Ein neuer Lack aus Maisstärke ist wegen der besonderen Anordnung seiner Moleküle in der Lage, durch Wärme kleine Kratzer von selbst zu reparieren: Die Vernetzung über ringförmige Moleküle macht das Material beweglich, sodass es die Kratzer ausgleicht und diese wieder verschwinden.

Oberflächliche Mikrokratzer in der Autokarosserie oder auf anderen Hochglanzoberflächen sind harmlos, aber ärgerlich. Gerade im Luxussegment zeichnen sich...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Größte nationale Tagung 2019 für Nuklearmedizin in Bremen

21.03.2019 | Veranstaltungen

6. Magdeburger Brand- und Explosionsschutztage vom 25. bis 26.3. 2019

21.03.2019 | Veranstaltungen

Teilchenphysik trifft Didaktik und künstliche Intelligenz in Aachen

20.03.2019 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Magnetische Mikroboote

21.03.2019 | Physik Astronomie

Protein BRCA1 als Stress-Coach

21.03.2019 | Biowissenschaften Chemie

Möglicher Ur-Stoffwechsel in Bakterien entdeckt

21.03.2019 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics