Korrelative Charakterisierung
Die Entwicklung von multifunktionalen, polymerbasierten Biomaterialien für Anwendungen in der regenerativen Medizin stellt hohe Anforderungen nicht nur an die präzise Synthese solcher Materialien, sondern auch an die genaue Charakterisierung ihrer molekularen Struktur. Dem widmet sich unsere Abteilung „Mehrdimensionale Polymercharakterisierung". Maßgeschneiderte Polymere zeichnen sich durch exakte Parameter wie Molekülgröße, chemische Zusammensetzung oder auch Verzweigungen sowie die Art, Anzahl und Position bestimmter funktioneller Gruppen aus. Für die quantitative Bestimmung dieser molekularen Parameter sind leistungsfähige analytische Methoden erforderlich. Die Ergebnisse zu den molekularen Parametern werden mit den daraus resultierenden Anwendungseigenschaften wie unter anderem Festigkeit, Elastizität, Fließverhalten oder auch thermischen Eigenschaften in Polymerbibliotheken erfasst.
Profil
Für die Bestimmung der wichtigsten molekularen Parameter werden neben spektroskopischen Methoden (FTIR, NMR, Massenspektrometrie) bevorzugt Fraktionierungsmethoden wie die GPC (Gelpermeationschromatographie) und die HPLC (Hochleistungsflüssigchromatographie) eingesetzt. Da jedoch Einzelmethoden nur jeweils einen Strukturparameter bestimmen können (z.B. die Molmasse durch GPC), werden in Hochleistungsverfahren Methodenkopplungen eingesetzt. So lassen sich beispielsweise durch zweidimensionale Flüssigchromatographie (2D-HPLC) gleichzeitig die chemische Zusammensetzungs- und die Molmassenverteilung ermitteln. Durch die Kopplung der HPLC/GPC mit spektroskopischen Methoden lassen sich Verzweigungsverteilungen und die Verteilungen von funktionellen Gruppen bestimmen.
Ausstattung
- Mehrere GPC-Systeme für unterschiedliche Laufmittel
- Multiple Detektoren (RI, DAD, MALLS, Visco, ELSD, MS)
- Automatisierte 2D-HPLC
- HPLC-MS
- Präparative HPLC-MS
- MALDI-ToF-Massenspektrometrie
- UPLC-ESI-QToF-Massenspektrometrie
- 500 und 700 MHz NMR-Spektrometer (Avance Neo) mit Probenwechslern, Temperiereinheiten und verschiedenen Probenköpfen: TCI-Prodigycryo-, HR-MAS- und SMART-Breitbandprobenkopf
Die hochauflösende NMR-Spektroskopie mit Prodigy-Cryoprobenkopf (700 MHz) liefert molekulare Informationen zu polymerbasierten Biomaterialien wie chemische Zusammensetzung, funktionelle Gruppen und Mikrostruktur. Hydrogele und biologische Gewebeproben können mit einem HR-MAS (High Resolution Magic Angle Spinning)-Probenkopf (500 MHz) untersucht werden.
Mit Hilfe der Massenspektrometrie (MALDI-ToF, ESI-QToF) können geringste Substanzmengen bezüglich ihrer molekularen Zusammensetzung untersucht werden. So lassen sich z.B. die Abbauprodukte polymerbasierter Biomaterialien charakterisieren.
Die mit modernsten Geräten ausgestattete Abteilung bietet als Kernkompetenz alle Möglichkeiten der Fraktionierung, um Polymere nach ihren molekularen Parametern zu trennen. Neben verschiedenen Multidetektor-GPC- und HPLC-Apparaturen gestattet die automatisierte zweidimensionale Flüssigchromatographie (2D-HPLC) die gleichzeitige Trennung komplexer Proben nach verschiedenen molekularen Parametern. Darüber hinaus bietet die Kopplung der Chromatographie mit spektroskopischen Methoden (z.B. HPLC-MS und HPLC-FTIR) vielfältige Möglichkeiten zur molekularen Analytik von polymerbasierten Biomaterialien.