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P. Steinbauer:
"RAFT Polymers for Tissue Regeneration";
Betreuer/in(nen): R. Liska, S. Baudis; Institut für Angewandte Synthesechemie, 2018; Abschlussprüfung: 29.01.2018.

Die Zahl der Patienten mit leichten und schweren Unfällen in der Unfall- und Notfallversorgung nimmt aufgrund der zunehmenden Lebenserwartung unserer Gesellschaft stetig zu. Die Fixierung und Adhäsion zwischen Geweben, Implantaten oder Gerüststrukturen muss verbessert werden, aber die Anzahl und Vielseitigkeit von biomimetischen und biokompatiblen Klebstoffen, die für einen solchen Zweck verwendet werden können, ist begrenzt.
In den letzten Jahren haben Studien von phosphorbasierten Polymeren aufgrund ihrer großen Anwendungsvielfalt viel Aufmerksamkeit auf sich gezogen (Adhäsions-Promotoren und der Gewebszüchtung). Diese phosphor¬basierten Materialien erweisen sich als biologisch abbaubar, blutverträglich und führen zu starken Wechselwirkungen mit Knochen, Zahnschmelz oder Dentin. Das Problem bei der Messung der Adhäsionseigenschaften von Knochen¬klebern liegt in der Unterscheidung zwischen kohäsivem und adhäsivem Verhalten und der geringen Information in Prozessen auf molekularer Ebene. Ein neuer Ansatz in dieser Arbeit ist es die Adhäsion mittels Ein-Molekül-Rasterkraftmikroskopie (SMFM) zu messen. Um die Adhäsion zweier Aminosäuresequenzen, einer Dopamin Verbindung und der adhäsiven Blockcopolymere auf verschiedenen Substraten untersuchen zu können, wurden AFM-Spitzen mit diesen Proben funktionalisiert. Wir waren an der Entwicklung solcher Polymere für Adhäsionseigenschaften interessiert. Daher wurden phosphorhaltige Meth¬acrylate über die RAFT-Polymerisation (Reversible Addition-Fragmentation chain Transfer) synthetisiert. Diese Polymerisationstechnik erweist sich als eine äußerst vielseitige und weithin anwendbare lebende radikalische Polymerisations¬methode. Diese Technik ermöglicht die Synthese von wohldefinierten Polymeren mit modifizierbaren Strukturen und Polymeren. Daher ist es möglich, eine enge Molekulargewichtsverteilung von Blockcopolymeren einzustellen und verschiedene Polymerarchitekturen herzustellen.Diese Blockcopolymere können an Hydroxyl-, Carboxyl- oder Aminogruppen des organischen Kollagens eines Knochens binden und Komplexe mit Ca²+-Ionen in den anorganischen Komponenten bilden.

The number of patients with minor and major accidents coming into accident and emergency care is steadily rising due to increasing life spans and the aging of our society. In order to ensure efficient care and health of human beings, medical methods need to be optimized. The fixation and adhesion between tissues, implants or scaffolds have to be refined, but the number and versatility of biomimetic and biocompatible adhesives that can be used for such purpose is limited.
In the last few years studies of phosphorus-based polymers have attracted attention because of their large variety of applications. In the field of adhesion promotors and tissue engineering they have been subject of great interest. These phosphorus-based materials are proved to be biodegradable, blood-compatible and led to strong interactions with bones, enamel or dentin.
The problem in measuring the adhesion properties of bone glue is to distinguish between cohesive and adhesive behavior and little information is known from processes at the molecular level.
In this thesis, new approach is to measure the adhesion via single molecule force microscopy (SMFM). Therefore, AFM tips had to be functionalized to investigate the adhesion of two amino acid sequences, of a dopamine compound and of the adhesive block copolymers on different substrates. We were interested in the development of such polymers for adhesion properties. Therefore, phosphorus-containing methacrylates were polymerized via reversible addition-fragmentation chain transfer (RAFT) polymerization. This polymerization technique had proved to be a highly versatile and widely applicable living radical polymerization method. It allows the synthesis of well-defined polymers with different architectures. Hence, it is possible to form a narrow distributed block copolymer. These block copolymers can bind to hydroxyl, carboxylic or amino groups of the organic collagen of a bone and form complexes with Ca2+ ions in the inorganic components.

biomimetische und biokompatible Klebstoffe, phosphorbasierte Polymere, Adhäsion mittels Ein-Molekül-Rasterkraftmikroskopie (SMFM) zu messen