Selbstorganisierte ultradünne Filme und Membranen aus Polyelektrolyten, Makrozyklen und Polyelektrolyt-Mischungen für die selektive Stofftrennung und kontrollierte Wirkstofffreisetzung

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• Publisher: Cuvillier Verlag
• Year: 2010
• eBook ISBN:
  9783736933668
• Print ISBN:
  9783869553665
• Edition: 1

Das Ziel dieser Arbeit war die Herstellung und Charakterisierung neuer ultradünner Filmeund Trennmembranen aus Makrozyklen, Polyelektrolyten und Polyelektrolyt-Blends mitverbesserten Trenneigenschaften für die selektive Stofftrennung und kontrollierte Wirkstofffreisetzung.Die Membranen wurden durch elektrostatische Schicht-für-Schicht-Adsorptionauf einer porösen PAN/PET-Trägermembran hergestellt.Im ersten Teil der Arbeit wurden Membranen aus Polyelektrolyten und Makrozyklen wie1, 4, 7, 10, 13, 16-Hexaazacyclooctadecan-Hexaessigsäure (az6ac) und Per-6-amino-Cyclodextrinenhergestellt. Durch den Einbau von anionischem az6ac konnten Membranen mit einererhöhten Kationenselektivität unter Dialysebedingungen hergestellt werden. Hierbei konnteein Trennfaktor a(Na+/Mg2+) von bis zu 28 erreicht werden. Unter Nanofiltrations- undReversosmosebedingungen konnte der Gesamtfluss deutlich um einen Faktor von 3-4 auf14 l m-2 h-1 bei 40 bar bei einem sehr guten Rückhalt von bis zu 96% für Ca2+-Ionen undbis zu 85% für Na+-Ionen gesteigert werden.Durch die Verwendung von kationischen Per-6-amino-a- und -ß-Cyclodextrinen konntenMembranen hergestellt werden, die eine größenselektive Trennung von aromatischen Molekülen wie z.B. Naphthalin, Perylen und Pyren aus ethanolischer Lösung ermöglichten.Hierbei wurde ein Einfluss des anionischen Polyelektrolyten und der Ringgröße der Cyclodextrinmoleküle auf die Trennleistung gefunden.Im zweiten Teil der Arbeit wurden erstmals Membranen untersucht, die unter Verwendungvon Mischungen aus einem starken und einem schwachen anionischen Polyelektrolyten hergestelltwurden. Hierzu wurden Poly(styrolsulfonat) (PSS) und Poly(acrylsäure) (PAA)in verschiedenen Verhältnissen verwendet. Unter Dialysebedingungen konnte eine deutlicheVerbesserung des ionenselektiven Verhaltens im Vergleich zu Membranen, die ausreinen Komponenten hergestellt wurden, erreicht werden. Durch die Variation der Zusammensetzung, des pH-Werts und des Salzgehalts der Tauchlösungen konnte das Trennverhaltender Membranen stark beeinflusst werden. Membranen, die aus Tauchlösungen mitpH 1, 7 hergestellt wurden, zeigten eine sehr hohe Anionenselektivität. Die Trennfaktorena(NaCl/Na2SO4) lagen bei 200. Die gleichen Membranen, die aus Tauchlösungen mit pH7, 5/3, 5 hergestellt wurden, zeigten hingegen eine Kationenselektivität.Durch die pH-abhängige Protonierung der PAA kann die Morphologie von PAH/PSSPAA-Multischichten nach ihrer Herstellung bei pH 7, 5/3, 5 bei einem nachträglichen Ansäuern verändert werden. Die Eignung der so nachbehandelten Multischichten zur kontrolliertenWirkstofffreisetzung wurde ebenfalls untersucht. Hierbei wurden Freisetzungszeitenfür Ibuprofen von bis zu 17 Tagen mit einer maximal freigesetzten Menge von 379 ng cm-2gefunden. Abgabedauer und abgegebene Menge waren stark von der Zusammensetzungund dem pH-Wert beim Ansäuern abhängig.