Streng biomimetische Modellsysteme für die Biomineralisation von Siliciumdioxid

Kurzkettige lineare Polyamine und die Peptidgruppe der Silaffine, die aus Diatomeen isoliert wurden, beeinflussen die Kieselsäurekondensation. Um deren Einfluss auf die Silicatabscheidung zu erforschen, wurden mehrere Synthesen zur Darstellung entsprechender Modellverbindungen entwickelt und untersucht. Es wurden Homo, Co- und Terpolymere aus verschiedenen Vinylmonomeren wie z.B. N,N-Dimethyl-2-aminomethylmethacrylat (DMAEMA), N-(2-Trimethylsiloxyethyl)acrylamid und N,N-Dimethylacrylamid (DMA) über frei radikalische Polymerisation synthetisiert und charakterisiert. Als weitere Modellverbindungen wurden kurzkettige lineare Polyamine sowohl über eine sequentielle Syntheseführung als auch über eine kationisch-ringöffnende Polymerisation (CROP) dargestellt und charakterisiert. Außerdem wurde das Säure-Base-Verhalten der Polyamine und einiger kommerziell zugänglichen (Poly-)Amine mittels potentiometrischer Titration untersucht. Dabei weisen die linearen, kurzkettigen Polyamine Poly(N-methyl)propylenimin, Polyethylenimin und Polypropylenimin ein ähnliches Säure-Base-Verhalten auf. Ferner wurde ein Syntheseweg zur Darstellung von amphiphilen Polyaminen entwickelt, bei dem sowohl die Kettenlänge des Polyamins als auch die Alkyllänge variiert und somit die Amphiphilie bzw. Oberflächenaktivität angepasst werden kann. Für die Nachahmung der Silaffine wurden unterschiedliche Synthesevarianten überprüft. Als eine geeignete Methode hat sich die Darstellung über die Synthese eines Polyamin-Makromonomer mittels eines gezielten Abbruch der CROP mit anschließender frei radikalischer Homo- bzw. Copolymerisation mit den Vinylmonomeren DMAEMA und DMA erwiesen.