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Projekt II

Biobasierte Polyester: Enzymatische Synthese, Nanopartikel-Herstellung und Anwendung

Prof. Dr. J. Kressler, Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, NatFak II, Institut für Chemie, Professur Physikalische Chemie der Polymere, von-Danckelmann-Platz 4,  06120 Halle (Saale)

In diesem Projekt werden mit Hilfe eines Enzyms (CAL-B) aliphatische Polyester synthetisiert, die bioverträglich und bioabbaubar sind. Wesentliche Grundbausteine der Polyester sind Glycerin (Nebenprodukt der Biodieselproduktion) und verschiedene Zucker wie Xylitol und Sobitol. Die wasserlöslichen bzw. hydrophilen Polyester können dann zur Herstellung von Nanopartikeln eingesetzt werden. Diese Nanopartikel dienen wiederum der Verkapselung von pharmazeutischen Wirkstoffen bzw. auch von Düngemitteln. Das Ergebnis sind entsprechende hochwertige Drug- bzw. Düngemittel Release Systeme.

Das Enzym Lipase (CAL-B) wird für die Veresterung von aliphatische Dicarbonsäuren bzw. deren Derivaten mit funktionellen Molekülen mit mehreren OG-Gruppen eingesetzt. Für die Dicarbonsäure-basierten Systeme kommen z.B. Dimethyladipat (großtechnisches Produkt aus der Polyamid-Herstellung) und natürlich Dicarbonsäuren bzw. deren Derivate wie Fumarsäure, Maleinsäure bzw. Weinsäure zum Einsatz. Als Molekül mit mehreren OH-Gruppen werden Glycerin bzw. Zucker wie Xylitol und Sobitol ausgewählt. Das spezielle an der Lipase ist, dass nur die primären OH-Gruppen zur Veresterung eingesetzt werden. Die sekundären OH-Gruppen verbleiben unverestert und führen somit zu hydrophilen bzw. wasserlöslichen Polyestern. Diese Polyester werden gelöst und dann mit Nichtlösungsmitteln unter starkem Rühren ausgefällt. Dabei entstehen Nanopartikel, die auch noch phasensepariert sind. Weiterhin kann der amphiphile Charakter der Polymere durch Veresterung mit Fettsäuren wie z.B. Stearin- oder Ölsäure erhöht werden. Die entsprechenden Nanopartikel können dann zur Verkapselung von hydrophilen und hydrophoben Arzneimitteln bzw. von Düngemitteln eingesetzt werden.

MWWD|IB|EFRE

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