Polymersomes are at the leading edge of biomedical and nanoparticle research. In order to get closer insights into their mechanical properties, the bilayer forming them needs to be studied thoroughly. Here, we report on the bilayer formation, swelling behaviour, rigidity and fluidity of our membranes derived from pH sensitive and photo-cross-linkable polymersomes.

Bisensitive interpenetrating polymer network (IPN) hydrogels of temperature sensitive net-poly(Nisopropylacrylamide) and pH sensitive net-poly(acrylic acid-co-acrylamide) for microfluidic applications were prepared via a sequential synthesis using free radical polymerization. The IPN indicated a suitable reversible alteration of swelling in response to the change in pH and temperature. The adequate change of the hydrogel volume is a basic requirement for microfluidic applications. Using the introduced correction factor f, it is possible to determine the cooperative diffusion coefficient (Dcoop) of cylindrical samples at any aspect ratio. The determined cooperative diffusion coefficient allowed the evaluation of varying swelling processes of different network structures. The presence of the second sub-network of the IPN improved the swelling behaviour of the first sub-network compared to the individual networks.

Ziel dieser Arbeit war es die Spitze-Probe-Wechselwirkung polymerer Materialien tiefenaufgelöst zu bestimmen. Dazu wurde die tiefenaufgelöste Rasterkraftmikroskopie an polystyrol-gepfropften Graphenoxidlagen angewendet. Die gepfropften Polymere wurden gezielt während der Messung Chloroformdampf ausgesetzt. Dies bewirkte ein selektives Quellen und ein Erweichen der Polystyrolhülle. Damit war es möglich die eingebetteten Graphenoxidlagen tiefenaufgelöst abzubilden. Kapillare und repulsive Kräfte konnten in den Tiefenprofilen unterschieden werden. Durch die akkurate Höhenmessung der polystyrol-gepfropften Graphenoxidlagen konnte der Quellgrad bestimmt werden. Der Quellgrad und die Dicke der Polystyrolhülle lassen Rückschlüsse auf die Kettenkonformation zu. Ein Ergebnis ist, dass die Polystyrolketten bürstenförmig an die Graphenoxidlage gepfropft sind. Die Bestimmung der wahren Oberfläche in der Anwesenheit starker kapillarer Kräfte ist bei weichen polymeren Materialien herausfordernd. Die beste Näherung ist der Beginn der attraktiven Wechselwirkungen. Als Modellsystem eines flüssigen, nanoskaligen Objektes dienten in Chlorofomdampf gequollene Polystyroltropfen. Die Spitze-Probe-Wechselwirkung wurde mit verschiedenen kraftspektroskopischen Methoden charakterisiert. Eine Methode wurde entwickelt, um aus Kraft-Abstands-Kurven dreidimensionale Tiefenprofile der Spitze-Probe-Wechselwirkung zu rekonstruieren. Diese Profile geben Aufschluss über die transiente Deformation des Tropfens. Weiterhin wurde die intrinsische Relaxationszeit der gequollenen Polystyroltropfen mit einem step-strain-Experiment bestimmt. Diese Zeitkonstante ist im Bereich von 7–43 ms und erklärt die Unterschiede in der Wechselwirkung zwischen dynamischen und statischen Kraft-Spektroskopie-Kurven.