Prof. Dr. Thomas Heinze
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30.06.2024

Das Projekt befasst sich mit der Entwicklung von innovativen Hydro- und Aerogelen auf der Basis von Polysacchariden, die im deutschen Agrar-, Forst-, und Lebensmittelbereich von großer Bedeutung sind (Stärke, Cellulose, Hemicellulosen). Damit soll ein nachhaltiger Beitrag zur gesteigerter Wertschöpfung dieser nachwachsenden Rohstoffe geleistet werden. Das Projekt hat es sich zum Ziel gesetzt, neuartige modulare Methoden zur Herstellung von Polysaccharidhydrogelen und -aerogelen zu entwickeln, die eine gezielte Steuerung des Eigenschafts- und Anwendungsspektrums ermöglichen. Unter Nutzung modularer Konzepte werden neuartige Polysaccharidderivate mit "komplementären" reaktiven Gruppen synthetisiert. Diese reagieren mit hoher Effizienz, unter milden Reaktionsbedingungen (z.B. in Wasser) und hochgradig chemoselektiv (ausschließlich mit dem entsprechenden "komplementären Gegenpart"). Dieses Prinzip wird genutzt, um die Polysaccharide zu definierten 3D-Netzwerken (Gele) zu verknüpfen und gleichzeitig um weitere Funktionalitäten einzuführen, die für die späteren Anwendungen erforderlich sind. Durch selektive Quervernetzung reaktiver Polysaccharidderivate in Wasser sollen Hydrogele hergestellt werden. Diese werden entweder direkt für bestimmte Anwendung genutzt oder durch geeignete Trocknungsmethoden in Aerogele überführt. Das modulare Synthesekonzept bietet viele Möglichkeiten, die Materialeigenschaften gezielt zu variieren. Es werden umfassende Struktur-Eigenschafts-Beziehungen erarbeitet, die die Grundlage für ein rationales Materialdesign bilden. Es werden maßgeschneiderte Hydrogel- und Aerogelmaterialien für spezifische Anwendungen z.B. in den Bereichen Biomedizin, Umwelt- und Agrartechnik entwickelt. Hierzu werden grundlegende Aspekte wie die Wirkstoffbeladung /-freisetzung, selektive Schadstoffaufnahme, Wasser- / Nährstoffspeicherung und grundlegende biologische Eigenschaften (Biokompatibilität, Bioabbaubarkeit) untersucht.