Nanoskopische Architektur
Maßgeschneiderte Planet-Satellit-Systeme aus Nanopartikeln als Sensoren und Transportsysteme in der Medizin.
Auch Forscher sind Ästheten: Sie erfreuen sich an ungewöhnlichen nanoskopischen Architekturen mit geordneten Strukturen. Und natürlich sind sie neugierig, was für interessante physikalische Eigenschaften solchen Gebilden innewohnen. Denn ihre Eigenschaften können ausgesprochen nützlich sein. Nano-Architekturen aus einem zentralen Nanopartikel, das in einem genau definierten Abstand von kleineren Nanopartikeln umgeben ist, könnten beispielsweise Anwendung finden als Sensoren, als Lineale zum Ausmessen biologischer Nanoobjekte und als Transportsysteme, die Wirkstoffe spezifisch zu Tumorzellen bringen. Bisher fehlte jedoch eine Methode, um maßgeschneiderte Planet-Satellit-Nanosysteme einfach, effizient und variabel herstellen zu können – essenzielle Voraussetzungen für die Erforschung und den praktischen Einsatz solcher Nano-Architekturen.
Christian Rossner und Philipp Vana von der Universität Göttingen haben nun eine solche Methode entwickelt. Zentral für das Verfahren sind durch RAFT-Polymerisation hergestellte Polymer. RAFT, die reversible Additions-Fragmentierungs-Kettenübertragung, ist eine Methode zur gezielten Synthese von Polymeren mit genau definiertem Polymerisationsgrad. Mit diesem Verfahren lassen sich einheitliche Polymere mit exakt einstellbarer Kettenlänge produzieren. Da es sich um einen kontrollierten Prozess handelt, können die Forscher damit auch komplizierte Molekülarchitekturen synthetisieren, etwa kammförmige oder sternförmige Polymere. Rossner und Vana wählten Sternpolymere, bei denen von einem Zentrum vier Seitenketten wie Strahlen ausgehen. Die Seitenketten tragen Trithiocarbonat-Gruppen an ihrem Ende, Gruppen, die sehr gut an Goldoberflächen binden.
Die Forscher behandelten Goldnanopartikel mit diesen Sternpolymeren. Dabei binden jeweils zwei bis drei der Strahlen an die Oberfläche, die übrigen ein bis zwei Strahlen bleiben frei und stehen zur Verfügung, um anschließend die kleineren Satelliten-Goldnanopartikel zu binden. Über die Molmasse der Sternpolymere – und damit der Länge der Strahlen – lassen sich die Abstände zwischen Planet und Satelliten genau einstellen und ganz nach Wunsch variieren. Die Satelliten können ihrerseits mit Polymerketten bestückt werden, die bestimmte chemische Gruppen an ihren Enden tragen. Auf diese Weise sind Gerüste aus Goldnanopartikeln mit vielen reaktiven Funktionalitäten in definiertem Abstand vom zentralen Kern zugänglich.
VCH / RK
