KI-Integrierte MOF-Synthese

MOF-basierte Biomaterialien

Unser Forschungsinteresse gilt der Entwicklung neuartiger Materialien für Anwendungen in der Biotechnologie und Medizin. Diese Materialien basieren auf einer neuen Klasse von multifunktionalen Netzwerkpolymeren, die über einen koordinierungsgesteuerten, auf einem metallorganischen Gerüst (MOF aus dem Englischen metal-organic frameworks) basierenden Template-Ansatz hergestellt werden. Dies demonstriert das Konzept der kristallkontrollierten Polymerisation in der begrenzten Nanoraumfahrt, wobei hochgradig abstimmbare dreidimensionale vernetzte Netzwerkpolymere und maßgeschneiderte poröse Architekturen gebildet werden. MOF-bsierte Polymermaterialien kombinieren die Vorteile geordneter kristalliner MOFs (hohe Porosität, Strukturregelmäßigkeit und Designfähigkeit) mit dem intrinsischen Verhalten von Weichpolymeren (Flexibilität, Verarbeitbarkeit, Stabilität in physiologischen Medien und deren Biokompatibilität) mit weitreichenden Anwendungsmöglichkeiten und abstimmbaren Eigenschaften. Solche hierarchisch strukturierten Materialien, die auf allen für die zelluläre Aktivität relevanten Längenskalen optimiert sind, könnten die notwendigen mikroökologischen Hinweise für die zelluläre Proliferation oder Differenzierung am richtigen Ort und zur richtigen Zeit bieten, was diese Biomaterialien zu idealen Kandidaten für Anwendungen in der Zellkultur, der Gewebetechnik, für medizinische Implantate oder Wundverbände macht.

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.accounts.9b00039

Polymerization in MOF Confined Nanospaces: Tailored Architectures, Functions, and Applications, Begum, S. , Hassan, Z. , Bräse, S. Tsotsalas, M.  Langmuir, 2020, (Invited Feature Article)  

Mikroporöse Nanomaterialien

Das Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung mikroporöser Nanomembranen. Durch die kontrollierte Lage-für-Lage Synthese der Membranen aus modularen, organischen Bausteinen haben die Materialien eine einstellbare Dicke mit der Möglichkeit zu einer postsynthetischen Funktionalisierung der Oberfläche und damit den Einsatz in den unterschiedlichsten Anwendungsgebieten, wie Gas und Flüssigphasentrennung sowie in der organischen Elektronik.

SEM images of a freestanding POF nanomembranes after transfer to a TEM grid

Dynamische kovalente Polymernetzwerke

Dynamische kovalente Polymernetzwerke, die über mehrfache Nitroxidaustauschreaktionen (NER) oder die Kombination von NER und nitroxidvermittelter Polymerisation (NMP) synthetisiert werden, bieten einen vielseitigen Ansatz für die Herstellung kontrollierter und abstimmbarer Polymerstrukturen. Diese dynamischen Materialien mit selbstheilender, intrinsischer Reversibilität und chemischer Stabilität können für Anwendungen in medizinischen Implantaten und Membrantrennung oder als organische Energiematerialien maßgeschneidert werden.