Hyperbranched polyglycerol core-shell architectures: synthesis of selective nanocarriers

Abstract

In der vorliegenden Arbeit konnte eine neue Klasse an Kern-Schale- Nanotransportern, basierend auf hochverzweigtem Polyglycerol dargestellt werden. Die synthetisierten Systeme können die in ihnen verkapselten Moleküle chemisch beschützen, sie langsam oder aufgrund eines externen Stimulus freisetzen. Des Weiteren ist es möglich, ihre Löslichkeit so zu beeinflussen, dass sie entweder in organischen Medien oder Wasser löslich sind. Zur Darstellung dieser neuartigen Nanotransporter wurden zwei generelle Methoden angewandt. In der ersten Methode wird die Polyglycerol-Schale mittels Ringschluss-Metathese geschlossen. Die zweite Methode basiert auf dem Doppel- Schalen-Ansatz. Hierbei wird der hochverzweigte Polyglycerol-Kern (HPG-Kern) mit einer aliphatischen, hydrophoben inneren Schale und einer äußeren hydrophilen Schale, bestehend aus hochverzweigtem Polyglycerol, versehen. Durch diese unterschiedlichen Herangehensweisen konnten Nanopartikel mit ähnlichen Größen, aber verschiedenen Formen und Flexibilitäten entwickelt werden.

The broadest goal of this work was to develop more efficient, stimuli responsive dendritic nanocarriers for small active agents and metal ion delivery, and to gain a more profound understanding on the encapsulation mechanism. There are three major objectives of this project: 1\. To synthesize hyperbranched polyglycerol-based core-double-shell nanocarriers with dense outer shell to isolate the polymer’s interior from the bulk environment. This shielding effect helps to increase the stability of the guest molecules that are often sensitive due to such negative effects as aggregation and photobleaching. 2\. To create novel, selective nanotransport systems using ring-closing metathesis (RCM) for a surface modification of hyperbranched polyglycerols (HPGs). The cross-linking provides unique dense-shell architectures, with properties that can be tuned by variation of the polymers’ building blocks. 3\. To design stimuli-responsive nanocarriers that release their cargo upon photocleavage. This goal was achieved by incorporation of a photocleavable linker into the polymer’s architecture.