PT Unknown
AU Schwark, S
TI Antikörper-Selektive Materialien für die Produkt Aufreinigung: Gepfropfte PET- und Cellulose-basierte Makroporöse Membranadsorber
PD 05
PY 2013
LA de
AB Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist die Modifizierung von PET- und Cellulose-Membranen mit maßgeschneiderten Polymeren. Diese Modifizierung dient dazu, Gruppen einzuführen um eine selektive Bindung zu Immunglobulin G (IgG) zu erhalten. Zu diesem Zweck ist eine neue Methode zur UV-Pfropfung entwickelt worden. Bei dieser Methode wird ein „Typ I“ Photoinitiator kovalent auf der Membranoberfläche immobilisiert. Als Ausgangsmaterial für den Photoinitiator dient Benzoinethylether, welcher in die Photoinitiatoren 4-Ethoxy-5-oxo-4,5-diphenylpentanosäure und 4-Ethoxy-5-oxo-4,5-diphenylpentanosäurebromid umgewandelt werden konnte. Diese Initiatoren konnten dann kovalent an die PET- und Celluloseoberflächen gekoppelt werden.
Ein Vergleichstest mit der etablierten „Synergist Immobilisierung“ zeigt, dass mit der neuen UV-Pfropfungsmethode ähnliche Pfropfdichten erreicht worden sind. Dazu wird aber deutlich weniger Photoinitiator benötigt, und die neuen Methoden zeigen auch noch eine bessere Reaktionskontrolle auf Oberflächen wie Cellulose. Auch konnte der Anteil an Nebenprodukten im Vergleich zur „Synergist Immobilisierung“ deutlich reduziert werden. Weiterhin konnte mit der neuen Methode die Dichte an Photoinitiator, durch die Zugabe von Benzoesäure bzw. Benzoesäurebromid, variiert werden, wobei die höchsten  Photoinitiatordichten und damit zusammenhängend die höchsten Pfropfdichten, nicht bei 100% Photoinitiator Anteil erreicht worden sind. Zusätzlich ist es mit der neuen Methode möglich, die Struktur der Polymere zwischen Pilz-, Bürstenstruktur und „Kamm ähnlich“-Struktur zu wechseln. Für die „Kamm ähnlichen“-Strukturen sind die Membranen mit einen „Rückgrat“-Polymer versehen worden. Auf diesem „Rückgrat“-Polymer konnte dann noch einmal Photoinitiator immobilisiert und eine Pfropfung mit Monomeren durchgeführt werden. 
Mit der etablierten neuen Methode sind dann UV-Pfropfungen mit den maßgeschneiderten Monomeren durchgeführt worden. Dabei zeigt sich, dass die DG-Werte stark vom dem jeweiligen Monomeren bzw. Monomermischungen abhängen. So konnten Unterschiede im DG-Wert um den Faktor zwanzig gefunden werden, obwohl alle Monomere dieselbe Reaktivgruppe aufweisen. Weiterhin zeigen sich für die Copolymere größere DG-Werte als die Homopolymere. Aus diesem Grund sind alle weiteren Pfropf-Polymerisationen als Co-Polymerisationen mit dem „Abstandhalter“-Monomer 2-Hydr durchgeführt worden. Das verringert den Abstand zwischen reaktivsten und den unreaktiven Monomeren. Beim Vergleich der Pfropf-Polymerisationen zeigen sich auch Unterschiede zwischen PET-und Cellulose-Membranen. Diese Unterschiede basierten auf der Affinität der Monomere zu den Membranen. Wenn die Affinität der Monomere zum Membranmaterial groß ist, konnte die Polymerisation verbessert werden. Weiter zeigt sich in dieser Arbeit, dass die Möglichkeit den DG-Wert durch längere Reaktionszeiten oder einer höheren Monomerkonzentration zu beeinflussen, vom eingesetzten Monomer abhängt. Für einige Monomere zeigt der Pfropfungsgrad (DG) einen Grenzwert, während anderen Monomere solange eine Reaktion zeigen, bis das Monomer aufgebraucht ist. Verantwortlich dafür sind die Wechselwirkungen der Monomere untereinander.
Mit den gepfropften Membranen sind Adsorptionstests durchgeführt wrden. Bei diesen Tests konnte die Kapazität der Membranen für IgG ermittelt werden. Dabei zeigt sich, dass die Beschichtung der Membranen einen starken Einfluss auf die IgG Kapazität hat, das Membranmatierial aber nicht. Die Tests ergeben nur für einige Beschichtungen eine Erhöhung der IgG-Kapazität, andere zeigen eine Verringerung der Kapazität und bei einigen Beschichtungen ist so gut wie kein Einfluss auf die Kapazität zu sehen. Die Membranen mit denen eine gute IgG-Kapazität erreicht werden konnte, sind dann mit Hilfe der Arbeitsgruppe von Prof. Schrader zu den besten Adsorbern weiterentwickelt worden. Diese besten Adsorber erreichten zwar keine hohen DG-Werte, aber dafür hohe IgG-Kapazitäten und hohe Affinitäten zum IgG. Im Vergleich zu konventionellen Ionenaustauschern zeigen die besten Adsorber deutlich höhere Affinitäten. Dabei konnten diese Affinitäten auf synergistische Effekte zurückgeführt werden.
Nach den Adsorptionstests erfolgte die  Bestimmung der IgG-Selektivität. Dazu sind erst Screening Tests mittels Elektrophorese durchgeführt worden. Diese zeigen, dass neben den besten Adsorbern nur wenige Beschichtungen eine IgG Selektivität aufweisen. Darunter sind die Ausgangsmischungen für die besten Adsorber und zwei konventionelle Ionenaustauscher. Unter strömenden Bedingungen sind dann nur noch Selektivitäten für die besten Adsorber festgestellt worden. 
Weiterhin zeigte sich, dass diese Membranadsorber unabhängig von ihrer Größe funktionierten. Die Membranen können dabei mit 5 mm Größe in einer Titerplatte funktionalisiert werden und es zeigt sich keinen Unterschied beim DG-Wert oder bei der IgG-Kapazität der Membranen.
Weiterhin zeigt ein Vergleich, mit ebenfalls hergestellten MIPs, dass die DG-Werte der MIPs zwar größer sind als die der Membranen mit Aminosäure selektiven Monomeren, aber sowohl die Kapazität als auch die Selektivität der beiden Membranarten sind vergleichbar. In dieser Arbeit konnten daher Anitkörper-Selektive Membranen auf zweierlei Arten hergestellt werden.
ER