Development of high-throughput synthesis and screening methods for molecularly imprinted polymers

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Ziel des Projektes ist, neue high-throughput-Methoden zur schnellen Synthese und Screening von molekular geprägten Polymeren (molecularly imprinted polymers = MIPs) zu entwickeln. Diese Screening-Methoden sollen es ermöglichen, den Einfluß verschiedener Faktoren auf Struktur und molekulare Erkennungseigenschaften der MIPs schneller und effizienter zu identifizieren und die Synthese zu optimieren. Zu den beeinflussenden Faktoren zählen Art und Konzentration des zu prägenden Templates, des verwendeten Monomeren bzw. Vernetzers (Crosslinkers), das Lösungsmittel (= Porenbildner, Porogen) sowie die Initiatorsysteme und die Temperatur. Beim Molecular Imprinting (MI) werden hochvernetzte Polymere in Gegenwart eines als Matrize dienenden Templatmoleküls hergestellt. Das Templat entspricht bezüglich seiner Struktur und Funktionalität dem Zielmolekül. Es wird nach der Synthese aus dem Polymer entfernt, wobei Hohlräume mit zum Templat komplementären Formen und Funktionalitäten entstehen. Die Verwendung von 96-Mikrotiterplatten zielt auf eine Automatisierung und Miniaturisierung der Synthese ab. Die Bindungseigenschaften der hergestellten Polymere bezüglich des Templates bzw. des Analyten sollen mit Hilfe von Fluoreszenz- oder Absorptionsmessungen untersucht werden. Um diese Messungen zu ermöglichen ist der Einsatz eines multifunktionellen Platereaders notwendig. Durch Simultanbestimmung von bis zu 96 Proben ist somit ein hoher Probendurchsatz möglich und die Zeitersparnis gegenüber der üblicherweise verwendeten Hochleistungsflüssigchromatographie (HPLC) sehr groß. Zusätzlich soll die Evaluation im flow-through-Modus erfolgen. Dies entspricht der späteren Anwendung der MIPs als Trennmaterialien in der HPLC und der Festphasensextraktion (solid phase extraction = SPE). Da die bisherigen Screening-Methoden auf Gleichgewichtseinstellung basiert sind, besitzen sie nur eine begrenzte Aussagekraft bezüglich der Eignung der hergestellten Polymere als Trennmaterialien in der HPLC und SPE, da hier schnelle Adsorptions- und Desorptionsprozesse eine Rolle spielen.