Szabályozott belső szerkezetű intelligens nanogél részecskék előállítása és jellemzése = Preparation and characterization of responsive nanogel particles with controlled internal structure

摘要

Pályázatunk célja kontrolált belső szerkezetű intelligens nanogél részecskék előállítása és az előállított részecskék tulajdonságainak vizsgálata volt. Munkánk során négy fő területre koncentráltunk. 1. Vizsgáltuk a monomereknek a nanogél részecskékbe történő beépülését és ennek alapján olyan a monomerek szabályozott adagolásán alapuló eljárást dolgoztunk ki, ami lehetővé tette homogén belső szerkezetű nanogélek előállítását. Az előállított részecskék optikai tulajdonságai és duzzadása jelentős eltéréseket mutatott a klasszikus precipitációs polimerizációval készített részecskéktől. 2. A meghatározott kinetikai informaciók alapján a monomerek adagolásával szabályozott mag/héj szerkezetű nanogéleket állítottunk elő: pl. olyan PEO-héjjal sztérikusan stabilizált töltött nanogél részecskéket készítettünk, melyek ellentétesen töltött tenzidek jelenlétében is megőrizték kolloid stabilitásukat. 3. Vizsgáltuk a pNIPAm alapú nanogélek tenzidekkel való kölcsönhatását a nanogél részecskék kémiai és elektromos szerkezetének függvényében. 4. Vizsgáltuk, hogy a szilárd hordozóhoz kötött pNIPAm nanogélek esetén, hogyan befolyásolja a részecske és a hordozó kölcsönhatása a részecskék külső körülményekre adott válaszának sebességét. Kidolgoztunk egy egyszerű kovalens csatolási eljárást, ami lehetővé teszi, hogy a felszínen kötött részecskék a tömbfázisban lévő részecskékhez hasonlóan gyorsan reagáljanak a külső körülmények változására. Végül cellulóz nanoszálak segítségével sikerült a hatóanyag molekulák felvételére és leadására alkalmas nanogel multiréteget készítenünk. | The main objective of our application was to prepare pNIPAm-based nanogel particles with controlled internal structure. Our work focused on four main fields of research. 1. We investigated the monomer consumption during the synthesis of pNIPAm nanogel particles and based on the determined kinetic information we developed a novel synthetic method to prepare nanogel particles with uniform crosslink density distribution. The prepared homogenous nanogel particles exhibited distinct properties compared to the particles prepared with the classical precipitation polymerization. 2. Based on the determined kinetic data we also developed a single step reaction for the preparation of controlled core/shell nanogel particles. Thus, we could prepare charged nanogels with a PEO shell that preserved their colloid stability even in the presence of oppositely charged surfactants. 3. We performed a systematic investigation of the nanogel/surfactant interaction in the function of the chemical and electric structure of the nanogel particles. 4. We investigated how the response dynamics of the surface bound nanogel particles is affected by the nanogel / interface interaction. We developed a simple covalent coupling technique that allows the formation nanogel monolayers that have as fast response dynamics as the nanogel particles suspended in the bulk phase. Finally using cellulose nanofibrils we formed a nanogel multilayer that could uptake and release test molecules.