Zastosowanie polimeryzacji rodnikowej z odwracalną dezaktywacją do otrzymywania magnetycznych materiałów polimerowo-nieorganicznych

Abstract

Rozprawa doktorska dotyczy otrzymywania magnetycznych materiałów polimerowo-nieorganicznych zbudowanych na bazie cząstek tlenków żelaza z wykorzystaniem metody polimeryzacji rodnikowej RAFT/MADIX oraz dwóch strategii: „szczepienia od” oraz formowania in situ. W części literaturowej przedstawiono podstawowe założenia metod polimeryzacji z odwracalną dezaktywacją oraz szczegółowo omówiono metodę polimeryzacji RAFT. Opisano strategie stosowane do formowania hybryd organiczno-nieorganicznych w odniesieniu do materiałów zbudowanych z tlenków żelaza i polimerów zsyntezowanych metodą RAFT. W części badawczej omówiono opracowane metody otrzymywania magnetycznych hybryd polimerowo-nieorganicznych. Zastosowanie strategii „szczepienia od” doprowadziło do uzyskania aglomeratów cząstek magnetycznych otoczonych powłokami polimerowymi (z handlowo dostępnych oraz zsyntezowanych monomerów winylowych) o właściwościach magnetycznych, kompleksujących i bakteriobójczych o wymiarach od 50 do 200 nm. Stosując technikę polimeryzacji RAFT/MADIX zsyntezowano szereg kopolimerów blokowych poli(glikolu etylenowego)-b-poli(kwasu winylofosfonowego), które następnie wykorzystano do otrzymania nanohybryd polimerowo-nieorganicznych metodą formowania in situ. Otrzymane nanohybrydy tworzą stabilne roztwory koloidalne w wodzie, są superparamagnetyczne w temperaturze pokojowej oraz hemokompatybilne.

The dissertation concerns formation of organic/inorganic materials based on iron oxide nanoparticles and polymers. These materials were obtained using RAFT/MADIX polymerization method and two strategies: ‘grafting form’ and in situ formation. In the literature review, methods of reversible deactivation radical polymerization were briefly presented and RAFT polymerization was discussed in details. Main strategies used for formation of organic/inorganic nanohybrids based on iron oxides and polymers synthesized by RAFT method were described. In the research part, results of doctoral study were discussed. ‘Grafting from’ strategy led to the formation of two kinds of polymer-inorganic hybrids. Surface-initiated RAFT/MADIX polymerizations of commercially available (styrene, ethyl acrylate, butyl acrylate) and synthesized (thiosemicarbazide derivatives) monomers were performed to form polymeric layers around particles. Aggregates of magnetic cores surrounded by polymeric shells in the size range from 50 to 200 nm were obtained. RAFT/MADIX polymerization was employed to form double hydrophilic block copolymers containing poly(ethylene glycol) and poly(vinyl phosphonic acid). The copolymers were used to prepare polymer-magnetic particles by in situ formation. The obtained nanohybrids were superparamagnetic at room temperature, stable in aqueous solutions, and hemocompatibile.