Enzymatic synthesis of functional polyesters and their modification by grafting reactions

Abstract

Neuartige amphiphile Pfropfcopolymere mit biologisch abbaubaren aliphatischen Polyestern in der Polymerhauptkette wurden erfolgreich synthetisiert. Durch enzymatische Polymerisation wurde in einem Schritt zunächst ein Polyester-Grundgerüst hergestellt, das an den Seitenketten freie funktionelle Gruppen trägt. Diese funktionellen Gruppen wurden anschließend verwendet, um entweder eine Polymerisation der Seitenketten zu initiieren oder um die Seitenketten mittels "grafting onto"-Strategie zu verbinden. Die physikalischen Eigenschaften der erhaltenen Pfropfcopolymere wurden sowohl in reiner Form, als auch in wässriger Lösung, sowie an der Luft-Wasser-Grenzfläche mit zahlreichen analytischen Verfahren charakterisiert. Die untersuchten Pfropfcopolymere können alle entweder Mizellen oder Nanopartikel ausbilden, deren hydrodynamische Radien kleiner als 100 Å sind. Interessanterweise können sich aus PGA17-g-(PCL24-b-PEO44) Polymersome mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 25 nm bilden. Durch Scherkräfte, die während des Herstellungsprozesses bei Kollisionen auftreten, bilden diese Polymersome stabile wurmartige Aggregate.

Novel amphiphilic graft copolymers having biodegradable aliphatic polyesters as polymer backbone have been successfully synthesized. Enzymatic polymerization technique was utilized to prepare first the polyester backbone with free pendant functional groups in one step. The resulting pendant groups were then utilized either to initiate the polymerization of the side chains or to connect the side chains by “grafting onto” strategy. The physical properties of the resulting graft copolymers were characterized in bulk, in water and at air/water interface by utilization a wide array of characterization techniques. All graft copolymers are able to form either micelles or nanoparticles with hydrodynamics radius smaller than 100 Å. Interestingly, PGA17-g-(PCL24-b-PEO44) can form polymersomes of an average diameter of 25 nm. These polymersomes form stable worm-like aggregates caused by collision as a result of shear forces during the preparation.