Untersuchungen zur Herstellung von Hydrogelen mit spezifischer Ladungsdichte über Thiol-Michael-Additionen

Ziel der Arbeit war die Entwicklung vom Polymeren, die sich über ein Stufenwachstum zu Hydrogelen vernetzen lassen, um diese später im 3D-Druck zu verwenden. Dabei wurden maßgeschneiderte Polymere synthetisiert, die eine bestimmte Anzahl an Ladungen und Verknüpfungspunkten besitzen. Aus diesen Polymeren wurden Hydrogele mit einer definierten Anzahl an Ladungen hergestellt und deren Mechanik und Abbau in Abhängigkeit von der Ladung untersucht.

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In der vorliegenden Arbeit wurden hydrophile Polymernetzwerke dargestellt und die Eigenschaften der nach Quellung in Wasser vorliegenden Hydrogele untersucht. Der Fokus lag zum einen auf der Untersuchung der mechanischen Eigenschaften von Acrylamid-basierten Hydrogelen, zum anderen auf der Herstellung von Poly(ethylenglykol)-basierten (PEG) Polyelektrolyten, welche sich über die Thiol-Michael-Addition als Hydrogele darstellen lassen. Die Acrylamid-basierten Hydrogele wurden durch Einbau von Triazol-basierten Vernetzern hergestellt und im Anschluss charakterisiert. Auf Basis der gesammelten Daten wurde ein empirisches Modell zur Vorhersage der mechanischen Festigkeit in Abhängigkeit vom Volumenanteil des Polymers über ein Potenzgesetz erstellt. Zur Herstellung von Hydrogelen mit spezifischer Ladungsdichte wurden Polykationen auf PEG-Basis mit unterschiedlichen Amin- und Thiol-Verhältnissen dargestellt. Die daraus entstandenen Hydrogele wurden durch ihr Quellverhalten und ihre mechanische Festigkeit charakterisiert und ihr Degradationsverhalten untersucht. Mit steigendendem Amin-Gehalt der Gele verkürzte sich die Degradationsdauer, welche sich somit darüber steuern lässt.