Authors:	Pevzner, Leonid
Title:	Einstellen der Löslichkeit, Reaktivität und der biologischen Eigenschaften von konjugierten Makromolekülen durch Modifikationen der Peripherie
Online publication date:	10-May-2016
Year of first publication:	2016
Language:	german
Abstract:	Im Rahmen dieser Arbeit wurden neue Polyfluorene (PF) für die Verwendung in polymeren Licht emittierenden Dioden (PLED) sowie als Template für die Sol-Gel-Synthese von form-anisotropen TiO2-Nanopartikeln hergestellt. Die für PLED vorgesehenen PF wurden mit polaren Gruppen (Polyethylenglycol (PEG)) oder fluorophilen Gruppen in den Seitenketten funktionalisiert, um chemische Orthogonalität zu unpolaren, organischen Halbleitermolekülen zu gewährleisten. Das polare PF wurde als Elektronenleiter-Schicht in Dreischicht-PLEDs eingesetzt und führte zu einer Verdopplung der maximalen Leuchtdichte von 7817 auf 16540 cd m-2 und einer Verdreifachung der maximalen Lichtausbeute von 0,43 auf 1,42 cd A-1 gegenüber dem Zweischicht-System. Die fluorophilen PF wiesen dagegen in PLEDs nur mäßige Kennzahlen und eine geringe spektrale Stabilität auf. Es konnte jedoch gezeigt werden, dass solche Materialien prinzipiell aus orthogonalen Lösungsmitteln prozessiert werden können. Es wurden amphiphile, nicht-aggregierende PF mit Polyacrylsäure- und PEG-Seitenketten hergestellt und als Template eingesetzt. Die erhaltenen Hybridmaterialien wurden kalziniert, wobei formanisotrope TiO2-Nanopartikel mit Anatas-Struktur und hydrodynamischen Radien im Bereich von 20-40 nm entstanden. Obwohl eine Korrelation zwischen den Maßen der Templatpolymere und denen der resultierenden Partikel bestand, konnte mit dieser Methode keine exakte Kontrolle der Form und Größe der Partikel realisiert werden. Es wurden Polyphenylen-Dendrimere (PPD) der ersten Generation mit Perylendiimid-Farbstoffkernen und unterschiedlichen polaren Hüllen synthetisiert, deren Aufnahme in HeLa-Zellen und Zytotoxizität untersucht wurden. Da aus früheren Studien bekannt war, dass PPD mit polyanionischen Ketten sehr langsam in Zellen transportiert werden und polykationische Ketten zu erhöhter Zytotoxizität führen, wurden PPD mit ungeladenen PEG-Ketten, sowie Kombinationen von Polykationen und Polyanionen mit unterschiedlichen Architekturen hergestellt. Das PPD mit PEG-750-Ketten konnte aufgrund von dessen schwacher Fluoreszenz nicht auf seine biologischen Eigenschaften untersucht werden. PPD mit polyanionischen und polykationischen Blöcken in der Peripherie fielen im neutralen pH-Bereich aus und waren daher ebenfalls ungeeignet. Dagegen zeigten sowohl PPD mit statistisch verteilten positiv und negativ geladenen Monomereinheiten als auch mit zwitterionischen Polymerketten in der Hülle eine schnelle Zellaufnahme bei gleichzeitig geringer Zytotoxizität. In this thesis novel polyfluorenes (PF) have been prepared for application in polymer light emitting diodes (PLED) and as templates for the sol-gel synthesis of shape-anisotropic TiO2-nanoparticles. For application in PLED PF that were chemically orthogonal to the commonly used non-polar conjugated macromolecules were prepared. This was achieved by introducing polar (polyethylene glycol (PEG)) and fluorophilic functional groups in the sidechains. The polar PF was used as an electron transport layer in a triple-layer device, resulting in a more than twofold increase in maximal luminance from 7817 to 16540 cd m-2 and an increase in the luminous efficiency from 0,43 to 1,42 cd A-1 compared to the corresponding double-layer device. In contrast, the fluorophilic PF performed poorly in PLED and exhibited a low spectral stability. However, it was shown that those materials are suitable for orthogonal solution processing. Amphiphilic, non-aggregating PF with polyacrylic acid- and PEG-sidechains have been prepared and used as templates. The thus obtained organic-inorganic hybrid materials were calcined yielding shape-anisotropic TiO2 nanoparticles with anatase structure. The hydrodynamic radii mostly ranged from 20 to 40 nm. However, although a correlation between the dimensions of the template polymers and resulting particles existed, this method was found to be unsuited for precise control of particle shape and size. First generation polyphenylene dendrimeres (PPD) with perylene diimide core and varying polar shells have been synthesized to study their uptake into HeLa cells and the resulting cytotoxicity. Earlier research suggested that PPD with polyanionic shells exhibit a very slow cell uptake while polycationic shells lead to increased cytotoxicity. Therefore, PPD with uncharged PEG chains, polybetaine chains and combinations of polycationic and polyanionic features with different molecular architectures have been prepared. The PPD with PEG-750 chains and polycationic and polyanionic blocks could not be studied due to their respective poor fluorescence and poor solubility in the near neutral pH range. PPD with polybetaine chains and statistically polymerized cationic and anionic units in the periphery, on the other hand, exhibited a fast cellular uptake without significant cytotoxicity.
DDC:	540 Chemie 540 Chemistry and allied sciences
Institution:	Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department:	FB 09 Chemie, Pharmazie u. Geowissensch.
Place:	Mainz
ROR:	https://ror.org/023b0x485
DOI:	http://doi.org/10.25358/openscience-2494
URN:	urn:nbn:de:hebis:77-diss-1000004626
Version:	Original work
Publication type:	Dissertation
License:	In Copyright
Information on rights of use:	https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
Extent:	238 S.
Appears in collections:	JGU-Publikationen