Knowledge of radical initiated grafting was summarized in theoretical part. It also contains a part about adamantane, its derivatives and a study of their use in polymer chemistry. In experimental part radical grafted polypropylene was prepared in batch mixer Brabender at 185 and 195 °C, 40 RPM and reaction time 5 min. Initiator 2,5-dimethyl-2,5-bis(tert-buthylperoxy)hexane (Trigonox 101) in concentrations between 0,2 – 4 wt % was used. 1-vinyladamantane was chosen as a monomer and its concetration ranged from 0,75 to 2,24 wt %. Mechanical properties of prepared samples were tested. Sample with content of initiator 0,2 wt % and monomer 1,4 wt % showed increase in notch toughness by 56,3 %, strength by 8,7 %, ductility by 11,5 % and decrease in MFR (230 °C; 2,16 kg) by 29,7 %. Values of torque indicated grafting reactions which couldn’t be proven by use of FTIR method so more suitable methods have been proposed.

The theoretical part of the diploma thesis is focused on the funcionalization of polyolefins in order to accelerate their degradation and to increase their carbon content from renewable resources with focus on hydroxyacids. The experimental part is focused on preparing samples and studying the properties of the polypropylene and polyethylene blends with the polylactide with different contents of the initiator and the maleic anhydride. Samples were evaluated by determining the degree of conversion maleic anhydride, differential scanning calorimetry, infrared spectroscopy, melt flow index and mechanical properties.

L’électronique souple utilisée dans les technologies RFID et NFC est aujourd’hui en plein essor et la demande croît exponentiellement chaque année. De nombreuses applications sont possibles comme les antennes RFID et les conducteurs transparents. Pour répondre à cette demande, il est nécessaire de proposer une technologie de fabrication à bas coût. Aujourd’hui les antennes sont fabriquées en R2R (Roll to Roll) par des méthodes soustractives à des coûts trop élevé et générant des déchets. Les méthodes d’impressions, qui sont additives, permettent aujourd’hui de réaliser des objets à la demande. L’objectif de cette thèse est de développer une technologie de rupture par rapport à l'existant. Les développements actuels se faisant majoritairement sur des nanoparticules d’argent, la stratégie de la thèse a été de développer un primaire métallisable (encre catalytique) pour la métallisation par voie chimique (electroless Cuivre). Dans cette étude nous avons abordés les différentes étapes qui ont permis de sélectionner le polymère adéquat pour la métallisation par voie chimique, à basse température, d'optimiser son greffage ainsi que son incorporation dans une formulation complète d’encre catalytique. Différentes preuves de concepts ont été obtenues grâce à la technologie développée par voie jet d’encre. La métallisation electroless permet d’obtenir une résistivité de 1.8 µΩ.cm et une excellente adhésion sur des substrats souples peu onéreux de faible point de transition vitreuse comme le PET et le PVC. La température du procédé de métallisation n’excède pas 50 °C. / The flexible electronics used in RFID and RFID and NFC technologies is now a booming market and demand is growing exponentially each year. Many applications are possible, such as RFID antennas and transparent conductors. To meet this demand, it is necessary to offer a low-cost manufacturing technology. Today antennas are manufactured in R2R (Roll to Roll) by subtractive methods and at high cost and generating waste. The methods of printing, which are additive, allow today to realize objects on demand. The aim of this thesis is to develop a breakthrough technology compared to the existing one. The current developments are predominantly done thanks to silver nanoparticles, the strategy of thethesis was to develop a metallizable primer (catalytic ink) for metallization by chemical means (electroless copper). In this study we will see the different steps that allowed us to select the appropriate polymer for chemical metallization, at low temperature and optimize its grafting as well as its incorporation in a complete formulation of catalytic ink. Different proofs of concepts have been obtained thanks to the technology developed by inkjet. The metallization electroless makes it possible to obtain a resistivity of 1.8 μΩ.cm and a very good adhesion on the inexpensive flexible substrates and weak point of glass transition polymer such as PET and PVC. The temperature of the metallization process does not exceed 50 °C.

Die vorliegende Arbeit beschreibt verschiedene Synthesewege zur Oberflächenmodifizierung silikatischer Partikel mit 1,3-Divinylimidazolidin-2-on (Bisvinylethylenharnstoff, BVH) und Vinylformamid (VFA), z. B. radikalische Pfropfpolymerisationen („grafting from/to“) und radikalisch vernetzende Copolymerisation von VFA mit BVH. Es werden Versuche zur sauren Verseifung der Formamidgruppen und zur Charakterisierung der gebildeten Polyvinylamin (PVAm)/Kieselgel Hybridmaterialien vorgestellt. Die Eigenschaften der PVAm/Kieselgel Hybridmaterialien sind je nach zugrundeliegendem Polymerisationsprozeß verschieden und werden mittels 13 C{1 H}-CP-MAS-NMR-Spektroskopie, Zetapotentialmessungen, SANS, Quelltests und rheologischen Methoden untersucht. Die kationische Oberflächenpolymerisation von BVH unter Verwendung des Initiatorsystems Triphenylmethylchlorid/Kieselgel wird ausführlich erläutert. Die Struktur der resultierenden Hybridmaterialien wird mittels quantitativer Elementaranalyse, 13 C{1 H}-CP-MAS-NMR-, DRIFT- und ESCA- Spektroskopie, sowie TGA und Zetapotentialmessungen untersucht. Die Anwendung der Poly-BVH/KG Hybridmaterialien zur Adsorption von Schwermetallsalzen wird am Beispiel der Adsorption von CuCl2, CoCl2, CoI2 und FeCl3 beschrieben. Dabei werden der Einfluß des Polymergehaltes der Hybride und des Metallanions auf die adsorbierte Sättigungsstoffmenge diskutiert. Eine quantitative Beschreibung der Adsorption nach dem LANGMUIR-Modell wird gegeben, welche in einem Vorschlag für die Wechselwirkung zwischen Hybridmaterial und Metallsalz mündet. Mit der Adsorption von Goldnanoclustern an Poly-BVH/Kieselgel Hybriden wird eine weitere Möglichkeit der Modifizierung und des Aufbaus von funktionellen Multischichtsystemen vorgestellt.

Polysaccharides constitute an important source of raw materials for the packaging industry today. Polysaccharides have good natural barrier properties which are necessary for packaging films. Cellulose is the forerunner among renewable polymers for such applications. Hemicelluloses represent a new interesting breed of barrier materials. We have chosen to work with the hemicellulose O-acetyl-galactoglucomannan (AcGGM). The high water solubility of this particular hemicellulose extracted from process waters is both an advantage and a limiting factor. However, through the right modification, the water sensitivity of AcGGM can be regulated. This thesis presents four ways to modify AcGGM: (i) benzylation, (ii) plasma surface treatment followed by styrene addition, (iii) vapor-phase (VP) surface grafting with styrene, and (iv) lamination of an unmodified film with a benzylated material. The most important methods of analysis of the films produced include contact angle measurement, dynamic mechanical analysis under moisture scan, and oxygen gas permeability measurement. It was found that unmodified AcGGM films have low oxygen permeability at intermediate relative humidity (50 % RH) and good dynamic mechanical properties over a wider humidity range. Films of benzylated material (BnGGM) exhibited a decrease in oxygen permeability at lower humidity but showed better tolerance to higher humidities and indicated better dynamic mechanical behavior than AcGGM films. Lamination proved to be the most promising technique of modification, combining the good gas barrier properties of AcGGM films with the moisture-insensitivity of the BnGGM films. / QC 20101117

L’utilisation du chrome hexavalent pour le traitement de surface des matériaux de l’aéronautique est en passe d’être interdite par la réglementation REACH. Dans l’objectif de trouver une solution alternative, PROTEC industrie et le CEA travaillent en collaboration sur le développement d’une nouvelle solution sans-chrome permettant de remplacer les revêtements classiquement utilisés. Le travail de thèse présenté dans ce manuscrit s’inscrit dans le cadre du laboratoire commun MESTREL financé par le programme ANR Labcom, réunissant les deux entités citées ci-dessus. La solution proposée est basée sur le greffage d’un revêtement organique inspiré de la chimie des sels de diazoniums à la surface de l’Al2024-T3, alliage de référence du secteur aéronautique. Cette thèse vise initialement à déterminer les conditions pour lesquelles les propriétés du film greffé se rapprochent le plus de celles de son prédécesseur. Pour cela, des caractérisations spectroscopiques et électrochimiques des films greffés ont été réalisées. Les protocoles de microscopies électrochimiques développés ont notamment permis de sonder le niveau de passivation de la couche. La haute porosité du film greffé, nous a ainsi permis d’imaginer et de développer un système bicouche innovant combinant les propriétés anticorrosion des solutions actuelles aux hautes propriétés d’adhérence du film organique fonctionnalisé. En parallèle, une méthode de dépôt hors-cuve a été développée pour générer un gain économique important et faciliter le traitement de pièces de grandes dimensions. / The use of hexavalent chromium for anticorrosion surface treatments in aeronautics field will soon be banned by the REACH reglementation. Looking for an innovative solution, PROTEC industry and the CEA research center work in collaboration with the aim of developing a chromium free replacement treatment, which can substitute current solution and give competitive results both in adhesion and corrosion protection. The thesis project presented in this manuscript is part of a common laboratory named MESTREL, including the two entities. The proposed solution is based on the grafting of a polymeric film inspired by the diazonium chemistry on an Al2024-T3 surface, reference alloy in the aeronautic field. The principal objective of the thesis is to determinate the best conditions of grafting, -giving similar properties to chromium treatment. To this end, spectroscopic and electrochemical characterizations have been performed. Electrochemical Microscopy protocols are developed to assess the passivation properties of the film The high porosity of the film has allowed to develop a new innovative bilayer process combining anticorrosive properties of current solution and adhesion properties of the functionnal coating. At the same time, an out-of-tank deposition technique is developed. The goal is to enable economic benefits and facilitate treatment of very large aeronautic pieces.

Les nanotubes de carbone (NTCs) sont des charges particulièrement intéressantes car ils présentent des facteurs de forme (longueur/diamètre) très élevés. Cependant, le développement de ces applications à haute valeur ajoutée a été freiné par les problèmes de mise en oeuvre des NTCs (résultant de la difficulté de les disperser dans un milieu polymère) et par la formation d’agrégats de nanotubes en « fagots », ne permettant pas l’obtention de mélanges homogènes. La solution réside dans la fonctionnalisation des nanotubes avec des chaînes polymères afin de réduire l’effet des interactions entre NTCs et d’assurer une meilleure comptabilisation avec le polymère hôte au cours du mélange. Ici, nous nous sommes intéressés à la fonctionnalisation des nanotubes de carbone par des polyoléfines en utilisant une procédure de greffage radicalaire de type « grafting onto ». / Carbon nanotubes (CNTs) as filler are particularly interesting because they possess very high aspect ratio (length/diameter), typically up to 10,000. Hence, they can form conductive path in polymer matrix at much lower concentrations (below 5%), whereas in case of carbon black filler more than 20wt% loading is needed. However, the development of applications based on nanotubes with high value addition has been hampered by processing limitations resulting from the difficulty of dispersing in a polymeric medium. The formation of aggregates or bundles of nanotubes into host polymer do not allow obtaining homogeneous mixtures. The solution lies in the functionalisation of nanotubes with polymer chains to reduce the effect of interactions between CNTs and better compatibility with the host polymer in the mixture. Here, in this study, we aim to functionalise carbon nanotubes by using a polyolefin grafting procedure involving radical ‘grafting onto’.

La structure et les propriétés rhéologiques de nanocomposites élastomère (BR ou SBR)/silice ont été étudiées dans cette thèse dans le but de mieux comprendre, par la suite, l’origine des défauts volumiques qui peuvent être observés à l’extrusion de ces mélanges. Des mélanges modèles simplifiés ont été réalisés au laboratoire et majoritairement étudiés dans ce travail de thèse. La structure de ces nanocomposites a été caractérisée par des mesures de taux d’élastomère lié, des analyses en RMN ainsi que des observations microscopiques (MEB ou MET). Ces dernières ont souligné l’existence de microstructures similaires pour les mélanges à base de BR dans la gamme de températures et de vitesses de mélangeage étudiée. A première vue, l’absence de différence quant à la distribution ou la dispersion des charges suggère donc que les différences de propriétés rhéologiques résident davantage dans les interactions gomme/charges. Les analyses en RMN ont, quant à elles, permis la détermination des taux de greffage du silane incorporé aux mélanges pour coupler les charges aux chaines élastomères. Il a été observé qu’une augmentation de la température de mélangeage favorise le greffage du silane. Les analyses RMN ont également mis en évidence la présence de réactions de pré-réticulation. Les taux de greffage ont alors pu être reliés aux conditions de mélangeage, via l’établissement d’une loi corrélant les taux de greffage silane/BR à un paramètre d’équivalence temps-température. Ce dernier est représentatif de l’histoire thermique subie par le mélange lors de sa préparation. La structure des mélanges a été corrélée aux propriétés rhéologiques caractérisées par des mesures en rhéologie dynamique, en fluage et en élongation. Les temps de relaxation moyens ou l’indice de strain hardening « SHI », issus de ces mesures, ont montré une augmentation avec la croissance des taux de greffage déterminés en RMN. Ces comparaisons ont également mis en évidence l’impact de la vitesse de mélangeage dont l’augmentation tend à diminuer le rhéoépaississement. Il existe donc au cours du mélangeage une compétition entre les réactions de greffage et les phénomènes de rupture qui induisent respectivement une croissance ou une réduction de la taille des amas d’agrégats connectés ; ces derniers étant à l’origine de l’augmentation du rhéoépaississement. Un modèle rendant compte de cette compétition a été proposé afin d’estimer l’évolution du SHI en fonction du taux de greffage et de la vitesse de mélangeage. Pour finir, les propriétés rhéologiques ont été comparées aux défauts volumiques caractérisés par profilométrie. Cette comparaison a mis en évidence l’existence de lois uniques reliant ces descripteurs rhéologiques au niveau de bosselage / The structure and rheological properties of elastomer (BR or SBR)/silica nanocomposites were studied in this work in order to understand the causes of volume defects observed during blends extrusion. Simplified model blends were prepared in laboratory internal mixer and mainly studied in this work. Nanocomposites structure was characterized by bound rubber measurements, NMR analysis and microscopic observations (SEM or TEM). These last observations have highlighted the existence of similar microstructures for BR blends in the range of studied mixing temperature and speeds. At first sight, the absence of difference in the fillers distribution or dispersion suggests that silica/rubber interactions have main impact on rheological properties. NMR analysis allowed the determination of silane grafting rate. TESPT silane was incorporated in blends to couple fillers to elastomer chains. It has been observed that the mixing temperature increase promotes the grafting of the silane. NMR analysis also demonstrated the presence of pre-crosslinking reactions. Grafting rates were then connected to the mixing conditions, through the establishment of a law correlating the silane/BR grafting rate to a time-temperature equivalence parameter. This parameter is representative of the thermal history undergone by the blend during its preparation. Blend structure was correlated to rheological properties characterized by dynamical rheology, creep and elongation measurements. Relaxation times or strain hardening index "SHI", determined thanks to these measurements, increase with the growth of grafting rate. These evolutions have also highlighted the impact of the mixing speed on rheological properties. The increase of mixing speed tends to reduce the shear thickening. Therefore, a competition between the grafting reactions and breaking phenomena occurs during blending. Grafting and breaking phenomena respectively induce growth or reduction of the size of connected aggregates clusters. The latter are responsible of the increase in the strain hardening. A model accounting for this competition has been proposed to estimate the evolution of SHI as a function of grafting and mixing speed. Finally, rheological properties were compared to volume defects characterized by profilometry. This comparison showed the existence of unique laws correlating these rheological descriptors to the intensity of volume instabilities

En vue de vectoriser de façon ciblée des microcapsules de parfum vers un substrat textile pour des applications lessivielles, ce travail de thèse s’est consacré à la modification chimique de la surface de ces microcapsules en milieu aqueux par des polysaccharides ayant des affinités particulières pour les substrats de cellulose (agent d’aide au dépôt). Pour ce faire, une approche mettant en jeu des fonctionnalités époxy a été développée en deux étapes : fonctionnalisation de la surface des microcapsules par des molécules relais, puis greffage covalent d’un polysaccharide via la fonctionnalité époxy. Après chaque étape de greffage covalent en surface des microcapsules, différentes stratégies de caractérisations ont été mises en place (spectroscopies infrarouge, RAMAN, RMN du solide, XPS, ATG, mesure du potentiel zêta, gravimétrie, microscopie optique et fluorescente). Des expériences témoins ont également été réalisées pour prouver la non-adsorption des greffons de surface sur les microcapsules. La synthèse et le greffage de polysaccharides marqués avec des sondes fluorescente, alcyne et méthacrylate nous ont également permis d’appuyer nos conclusions. Afin d’envisager des modifications chimiques en milieu aqueux, la stabilité des composés époxy dans l’eau a dû être étudiée de façon précise par spectroscopie RMN en solution et nous avons abouti avec succès à une meilleure compréhension des phénomènes réactionnels époxy-amine et époxy-hydroxyle en milieu aqueux.Enfin, une enzyme (la lipase) a également pu être greffée de façon covalente via la fonctionnalisation époxy tout en conservant son activité catalytique. / Colloidal suspensions are of paramount significance in industrial applications. They are employed in various domains like paintings, inks, pigments, pharmacology, cosmetics, food,textile, composite materials or waste water treatment. Properties of colloids strongly depend on parameters such as the chemical composition, dimensions or morphology. To confer additional features to the colloids, i.e. stability, compatibilization, targeting, stealth properties and so on, it is also crucial to tailor their surface functionalization. In this work, we intend to develop a methodology allowing for tuning the surface properties of highly cross-linked fragrance microcapsules to graft polysaccharides. To do so, the first objective of this work is to identify functionalities at the surface (of the colloids) amenable to post-modifications. Based on this crucial insight, suitable surface chemistries are further explored to impart new properties to the colloids. Thus the presence of amine functions is highlighted by ninhydrine tests and then exploited to incorporate new functionalities at the surface of colloids.Incorporation of fluorescent tags (such as  Rhodamine Isothiocyanate, RITC), intermediate polymer epoxy chains (α,ω-epoxy functionalized polyethylene glycol or PGMA) are performed. Depending on the nature of the moieties to be grafted, the resulting colloids are subsequently characterized by Confocal Laser Scanning Microscopy (CLSM), FTIR, XPS, and RAMAN Spectroscopy. After this first step of functionnalization, epoxy rings at the surface are used to postgraft polysaccharides.

Die rasant fortschreitende Digitalisierung in allen Bereichen des täglichen Lebens erzeugt einen immensen Bedarf an Mikrochips. Um diese Mikrochips zu erzeugen, durchlaufen Wafer eine Vielzahl an ressourcenaufwändigen Prozessschritten. In dieser Arbeit werden zwei Ansätze der reversiblen Immobilisierung von Biopolymeren verfolgt, welche als Grundlage für eine alternative Herstellung von Mikrochips fungieren könnten. Zum einen sollte die reversible Immobilisierung von Polyplexen auf Basis von 6HB DNA-Origami und kationischen Polymethacrylaten bzw. Poly(2-oxazolin)en auf strukturierten PDMAEMA-Bürsten nach Nawroth et al.[1],[2] realisiert werden. Zum anderen war die reversible Immobilisierung von Mikrotubuli nach Ionov et al.[3] unter Verwendung eines grafting-from Systems Ziel dieser Arbeit. Für die Immobilisierung von Polyplexen auf Polymerbürsten wurden die Polymere so gestaltet, dass sie mehrere Funktionen erfüllen können. Die Copolymere verfügten über einen kationischen Bereich mit 20 Wiederholeinheiten, welcher zur Anbindung an die 6HB diente, einen hydrophilen Spacer sowie mehrere Funktionalisierungsstellen. Das zuerst untersuchte methacrylische System auf Basis von HEMA stellte sich für den hier vorgesehenen Verwendungszweck als ungeeignet heraus. Für das Poly(2-oxazolin)-System wurden die nach Cesana et al.[4] und Hartlieb et al.[5] synthetisierten aminfunktionalisierten Monomere AmProOx, AmBuOx, AmPentOx und AmDecOx, sowie das nach He et al.[6] synthetisierte MAMeOx verwendet. Die Synthese der verwendeten Monomere konnte optimiert bzw. AmProOx und AmDecOx im Zuge dieser Arbeit erstmalig synthetisiert werden. AmProOx, AmBuOx und AmPentOx konnten mittels LCROP erstmalig in dieser Arbeit mit Benzyltosylat direkt initiiert und homopolymerisiert werden. Diese AmOx-Derivate erlauben als Blockcopolymer mit MeOx eine effektive und gut kontrollierbare Polyplexbildung mit 6HB. Dies wurde mittels GEP und AFM verifiziert. Es zeigte sich, dass MAMeOx ungeeignet war, da es keinen Polyplex mit 6HB bildete. Als mögliche Ursachen sind der zu geringe Abstand zwischen den Aminen in der Seitenkette sowie der zu geringe Abstand zwischen dem Amin in der Seitenkette und dem Rückgrat zu nennen. Die AmOx konnten in einem Triblockcopolymer zusammen mit MeOx bzw. EtOx und PynOx copolymerisiert werden. Über den PynOx-Block ist eine Funktionalisierung mittels Click Chemie möglich.[7] Es konnte gezeigt werden, dass die Polyplexe in ihrer Peripherie vollumfänglich durch die Polymere zusätzlich funktionalisiert werden können. So wurden Fluoreszenzfarbstoffe ebenso wie CRP Initiatoren eingeführt. Die angeschlossene Pfropfungspolymerisation auf Basis der CuCRP zeigte, im Vergleich zur Literatur,8 einen bis zum Zeitpunkt der Erstellung dieser Arbeit unbekannten Zuwachs an Polymerhülle von bis zu 70 nm (240%) innerhalb von 15 min. Eine Immobilisierung der 6HB-POx Polyplexe nach Nawroth et al.[1],[2] auf PDMAEMA-Bürsten zeigte sich als nicht erfolgreich. Es konnte auf den nanostrukturierten PDMAEMA-Bürsten keine Abscheidung der Polyplexe beobachtet werden. In Zukunft könnten die entwickelten Polyplexe durch eine Funktionalisierung der PynOx Einheiten mit Metallisierungskeimen als Nanodrahttemplate verwendet werden. Außerdem ist die Nutzung der POx-DNA-Origami- Polyplexe als formstabile Wirkstofftransportsysteme denkbar, ebenso wie die Verwendung der kationischen POx als Ersatz für Polyethylenimin (PEI)[9]–[11] in der Gentherapie. Für die Immobilisierung von Mikrotubuli Gleit-Assays mit gepfropften PNIPAM-Bürsten auf Grundlage der Publikation von Ionov et al.[3] wurde erstmalig die SI-CuCRP mit PNIPAM auf Gold untersucht. Hierfür wurde zuerst eine geeignete Initiator-SAM ermittelt, wobei die Wahl auf BiB UD-SH fiel, welche eine Schichtdicke von ca. 1,2 nm bei einem Wasserkontaktwinkel von ca. 72° aufwies. Um die ideale PNIPAM Schichtdicke für die Immobilisierung zu ermitteln, wurden mehrere Gradienten mit unterschiedlichen Schichtdicken hergestellt. Als ideale Schichtdicke erwies sich eine Höhe von 10 bis 20 nm PNIPAM im kollabierten Zustand. Die generierten PNIPAM Schichten auf Gold zeigten in den Gleit-Assays ein effektives Verhalten bezüglich der Immobilisierung der Mikrotubuli. Dies zeigte sich dadurch, dass im gequollenen Zustand unterhalb der LCST der PNIPAM-Bürsten die Mikrotubuli von der Oberfläche gelöst wurden. Oberhalb der LCST konnten sich die Mikrotubuli frei auf der Oberfläche bewegen. Gleiches konnte auf im Anschluss präparierten UV-strukturierten Proben nachvollzogen werden. Die Mikrotubuli waren nicht in der Lage, sich unterhalb der LCST auf den PNIPAM-Strukturen zu bewegen, jedoch auf Bereichen ohne PNIPAM. Oberhalb der LCST war es den Mikrotubuli wieder möglich, sich frei zu bewegen. Das entwickelte System für die reversible Immobilisierung von Mikrotubuli könnte im nächsten Schritt auf die von Nicolau et al.[12] entwickelten Arrays übertragen werden. [1] Nawroth, J. F.; Neisser, C.; Erbe, A.; Jordan, R. Nanoscale 2016, 8 (14), 7513–7522. [2] Nawroth, J. F. Synthese nanostrukturierter Polymerbürsten zur reversiblen Immobilisierung von DNA Origami, Dissertation, TU Dresden, 2017. [3] Ionov, L.; Stamm, M.; Diez, S. Nano Lett. 2006, 6 (9), 1982–1987. [4] Cesana, S.; Auernheimer, J.; Jordan, R.; Kessler, H.; Nuyken, O. Macromol. Chem. Phys. 2006, 207 (2), 183–192. [5] Hartlieb, M.; Pretzel, D.; Kempe, K.; Fritzsche, C.; Paulus, R. M.; Gottschaldt, M.; Schubert, U. S. Soft Matter 2013, 9 (18), 4693–4704. [6] He, Z.; Miao, L.; Jordan, R.; S-Manickam, D.; Luxenhofer, R.; Kabanov, A. V. Macromol. Biosci. 2015, 15 (7), 1004–1020. [7] Luxenhofer, R.; Jordan, R. Macromolecules 2006, 39 (10), 3509–3516. [8] Tokura, Y.; Jiang, Y.; Welle, A.; Stenzel, M. H.; Krzemien, K. M.; Michaelis, J.; Berger, R.; Barner-Kowollik, C.; Wu, Y.; Weil, T. Angew. Chemie - Int. Ed. 2016, 55 (19), 5692–5697. 9Boussif, O.; LezoualC’H, F.; Zanta, M. A.; Mergny, M. D.; Scherman, D.; Demeneix, B.; Behr, J. P. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1995, 92 (16), 7297–7301. [10] Horbinski, C.; Stachowiak, M. K.; Higgins, D.; Finnegan, S. G. BMC Neurosci. 2001, 2. [11] Dodds, E.; Piper, T. A.; Murphy, S. J.; Dickson, G. J. Neurochem. 1999, 72 (5), 2105–2112. [12] Nicolau, D. V; Lard, M.; Korten, T.; van Delft, F. C. M. J. M.; Persson, M.; Bengtsson, E.; Månsson, A.; Diez, S.; Linke, H.; Nicolau, D. V. Proc. Natl. Acad. Sci. 2016, 113 (10), 2591–2596.:Inhaltsverzeichnis Danksagung I Abkürzungsverzeichnis III 1. Einleitung 1 2. Grundlagen 3 2.1. DNA-Origami 3 2.2. Mikrotubuli als Nanoroboter 9 2.3. Poly(2-oxazolin)e 14 2.3.1. 2-Substituierte 2-Oxazoline 14 2.3.2. Lebende kationische ringöffnende Polymerisation 15 2.4. Oberflächenmodifikation mit Polymerbürsten 18 2.4.1. Selbstorganisierende Monoschichten 18 2.4.2. Polymerbürsten 19 2.4.3. Pfropfungspolymerisatonsarten 22 2.4.5. Thermoresponsive Polymerbürsten 27 2.5. Rasterkraftmikroskopie 29 3. Motivation 31 4. Ergebnisse und Diskussion 33 4.1. Kationische Bürsten auf Polymethacrylatbasis 33 4.1.1. Synthese der kationischen Copolymere 34 4.1.2. Funktionalisierung mit BiBB 38 4.1.3. Pfropfungspolymerisation 40 4.1.4. Polyplexbildung mit kationischen Polymethacrylaten 43 4.2. Synthese von 2-Oxazolinen mit Aminofunktionalität 45 4.3. Kationische Poly(2-oxazolin)e zur DNA-Origami-Komplexierung 50 4.3.1. Kinetik der Homopolymerisation der AmOx-Monomere 50 4.3.2. Erprobung der Click-Reaktion und der Pfropfung 53 4.3.3. Poly(2-oxazolin)e mit Aminfunktionalität zur Stabilisierung von DNA-Origami 59 4.3.4. Poly(2-oxazolin)e mit BiB-Typ Endfunktionalisierung 65 4.3.5. Kationische Poly(2-oxazolin)e für die Funktionalisierung von Polyplexen 69 4.3.6. Pfropfungspolymerisation auf immobilisierten Polyplexen 72 4.3.7. Pfropfungspolymerisation auf DNA-Origami in Lösung 74 4.3.8. Polyplex-gestütztes, gerichtetes Assemblieren von DNA-Origami 77 4.4. Reversible Immobilisierung von Mikrotubuli durch Polymerbürsten 81 4.4.1. Oberflächenmodifizierung 81 4.4.2. Mikrotubuli-Gleit-Assays auf PNIPAM-Gradienten 84 4.4.3. Mikrotubuli-Gleit-Assays auf strukturierten PNIPAM-Bürsten 89 5. Zusammenfassung und Ausblick 92 6. Experimentalteil 96 6.1. Geräte 96 6.2. Verbrauchsgüter 99 6.2.1. Chemikalien 99 6.2.2. 6-Helixbündel 6HB 99 6.2.3. Wafer 99 6.3. Synthese der Initiatoren 100 6.3.1. Benzyltosylat BnOTs 100 7.3.2. 2-Azidoethyl-2-bromoisobutyrat 100 6.4. Synthese der Monomere 103 6.4.1. Allgemeine Synthesevorschrift der AmOx Monomere 103 6.4.2. 2-(N-Methyl)aminomethyl-2-oxazolin MAMeOx 106 6.5. Polymersynthese 108 6.5.2. Homopolymerisation der AmOx Monomere 113 6.5.3. P(MeOx-grad-PynOx) P1 115 6.5.4. P(MAMeOx-co-MeOx-grad-PynOx) P2Boc 115 6.5.5. Synthese der P(AmOx-co-MeOx) 116 6.5.6. Allgemeine Synthesevorschrift der LCROP mit BiB-OH Terminierung 118 6.5.7. Allgemeine Synthesevorschrift der CuCRP mit einem POx-Makroinitiator 122 6.5.8. P(AmProOx-co-MeOx-grad-PynOx) P6Boc 126 6.5.10. P(AmPentOx-co-EtOx-grad-PynOx) P8Boc 128 6.6. Polymeranaloge Funktionalisierung 129 6.6.1. Allgemeine Bedingung der Funktionalisierung der HEMA-Gruppen mit BiBB 129 6.6.2. Pfropfungspolymerisation an PMETAC10-BiB mit HEMA 132 6.6.3. Allgemeine Vorschrift der Abspaltung der Boc-Schutzgruppe 133 6.6.4. Allgemeine Bedingungen der Huisgen 1,3-dipolaren kupferkatalysierten Azid-Alkin-Cycloaddition 137 6.6.5. Pfropfungspolymerisation an P1-BiB 141 6.6.6. Pfropfungspolymerisation an P2Boc-BiB 142 6.7. DNA-Origami-Polyplexe 143 6.7.1. Polyplexbildung 143 6.7.2. Präparation für AFM-Messung 143 6.7.3. Oberflächenbasierte Pfropfungspolymerisation 144 6.7.4. Lösungsbasierte Pfropfungspolymerisation 144 6.7.5. Polyplexabscheidung auf nanostrukturierten PDMAEMA Bürsten 144 6.8. Oberflächenmodifikation 145 6.8.1. Präparation der SiO2-Wafer mit PF-SAM 145 6.8.2. Selbst-initiierende Photopfropfung und Photopolymerisation SIPGP 145 6.8.3. Präparation Au-Wafer mit Thiol-SAM 145 6.8.4. UV-Lithografie 146 6.8.5. SI-CuCRP 146 6.9. Gleit-Assays 147 7. Quellen 149