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Synthese und Funktionalisierung von Silikananopartikeln und deren Wechselwirkung mit Polymeren und menschlichen Zellen

Joksimovic, Rastko - Technische Universität Berlin (2012)


Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Synthese von Silikananopartikeln, deren Funktionalisierung mit Aminogruppen, der Wechselwirkung mit den Polymeren Polyethylenglykol und Polyacrylsäure sowie ihrer toxischen Wirkung und der endozytischen Aufnahme in Makrophagen.

Wir haben Silikananopartikel mit drei verschiedenen Synthesemethoden hergestellt und die Ergebnisse bezüglich der Sphärizität und der Monodispersität der erhaltenen Partikel verglichen: die Synthese mit Tetrapropylammoniumhydroxid, die übliche Stöbermethode mit Ammoniak und die Synthese mit Lysin Monohydrat in Wasser. Es wurde festgestellt, dass die Lysin-Methode deutlich leistungsfähiger als die zwei anderen ist. Die Nanopartikel wurden mit Propylamin funktionalisiert, um Aminogruppen an der Partikeloberäche zu erzeugen und damit die Ladung dieser Oberäche systematisch konrollieren zu können. Diese aminierten Silikapartikel konnten dann mit Silbernanopartikeln an der Oberäche modiziert werden, wobei kein zusätzliches Reduktionsmittel verwendet werden musste. Mit dieser Methodik können somit Hybridnanopartikel erzeugt werden, die von Interesse z. B. für katalytische Anwendungen sein können. Generell wurden somit Silikananopartikel mit variabler Größe und Oberächenbeschaenheit erzeugt, die dann als Ausgangsmaterial für die Modikation mit Polymeren und Untersuchungen der Nanotoxizität dienen.

Die Adsorption von Polyethylenglykol an den unmodizierten Nanopartikeln wurde mithilfe von Kleinwinkelneutronstreuung untersucht, besonders mit der Methode der Kontrastvariation. Es war möglich die adsorbierte Menge aus den Streukurven zu bestimmen. Der Eekt der Kettenlänge wurde auch untersucht. Je länger die Polymerkette ist, desto mehr Masse des Polymers wird adsorbiert. Die Wechselwirkung zwischen den aminierten Silikapartikeln und teilweise deprotonierter Polyacrylsäure wurde auch untersucht. Eine Ladungsumkehr nach Zugabe vom anionischen Polymer wurde durch die Zetapotentialmessungen bestätigt. Mit der Kleinwinkelröntgenstreuung konnte der effektive Strukturfaktor erhalten, damit der zweite Virialkoezient berechnet und somit quantitative Information über die Wechselwirkungen erhalten werden.

Schließlich wurden Toxizitäts-Assays mit THP-1 Makrophagen gemacht. Es wurden auch Versuche mit uoreszierenden Silikananopartikeln durchgeführt. Die Partikel wurden aminiert und mit Farbsto markiert. Die Zellen wurden am Konfokalmikrospkop nach verschiedenen Behandlungszeiten beobachtet. Die Messungen haben gezeigt, dass die Partikel gerne in die Zellen aufgenommen werden, ohne aber in die Kerne einzudringen. Dies wurde durch eine Co-Färbung der Kerne bestätigt. Somit konnte Information über die Toxizität und den Bezug zum Einbaumechanismus erhalten werden.


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