Kolloidchemie - Prof. Koetz

Nanopartikelbildung in Polyelektrolyt-modifizierten Doppelschichtmembran-Systemen

Unsere Untersuchungen zeigten, dass es überraschenderweise gelingt entgegengesetzt geladene kationische Polyelektrolyte in ein ionisch geladenes Doppelschichtmembransystem (bestehend aus einem anionischen Tensid(SDS)/Dekanol und Wasser) einzubringen, ohne dass sich das System entmischt. Das Polymer wird dabei direkt in die Doppelschicht eingebaut, zieht auf die entgegengesetzt geladenen Kopfgruppen der Doppelschichtmembran auf und bewirkt durch eine partielle Ladungsneutralisation ein "Aufrollen" zu kompakten Kugeln. Bild 2 zeigt eine elektronenmikroskopische Aufnahme einer solchen multivesikularen Überstruktur.

Bild 2: Rasterelektronenmikroskopische Aufnahme einer multivesikularen Überstruktur.

Neutronenstreuexperimente in Kombination mit mikrokalorimetrischen Untersuchungen zeigten, dass dieser Prozess temperaturabhängig abläuft. Phospholipidhaltige Doppelschichtsysteme zeigten ein ähnliches Verhalten. Dies eröffnet die Möglichkeit des kontrollierten Aufbaus von Überstrukturen in Biomembransystemen durch Einbau entgegengesetzt geladener Polyelektrolyte, was insbesondere bei der Wirkstoffapplikation von Interesse ist. Derartige Überstrukturen werden auch als Templatphase genutzt, wobei vorrangig stäbchenförmige Partikel entstehen. Werden hingegen phospholipidhaltige Vesikelsysteme als Templatphase eingesetzt, entstehen bevorzugt flache Dreiecke mit {111}-Kristallebenen auf der Ober- bzw. Unterseite der Plättchen. Hochauflösende TEM-Aufnahmen belegen dies experimentell (siehe Bild 3).


Bild 3: HRTEM-Aufnahme eines Golddreiecks mit korrespondierender Fourier-Transformation.