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Polystyrene sulfonate - porphyrin assemblies: influence of polyelectrolyte and porphyrin structure
(2011)
In this study, electrostatic self-assembly of different polystyrene sulfonates and a set of tetravalent cationic porphyrins is investigated. It is shown that association of linear polystyrene sulfonates of different molar masses yields finite size nanoscale assemblies that are stable in aqueous solution. Aggregates are compared to the ones of cylindrical brushes, revealing that both form assemblies in the 100 nm range with the charge ratio (molar ratio of porphyrin charges to polyelectrolyte charges) being determining, while the morphology of the resulting network-like assemblies is different for both polyelectrolyte architectures. For the smallest 8k polystyrene sulfonate, in addition, stoichiometric conditions differ. The influence of the molecular porphyrin structure was investigated by comparing meso-tetrakis(4-(trimethyl-ammonium)phenyl)porphyrin (TAPP) with its Cu(II) and Zn(II) loaded analogues and meso-tetrakis(4-N-methylpyridinium)porphyrin (TMPyP), revealing differences in stacking tendency and geometry. Additionally, the TMPyP accumulates more in the inside of the brush than the other porphyrins, likely due to the different position of its charged groups. The supramolecular nanostructures formed were characterized by UV–vis spectroscopy, light scattering, atomic force microscopy, cryo transmission electron microscopy, and small-angle neutron scattering. Results may build a valuable basis for the use of polyelectrolyte–porphyrin assemblies in medicine, catalysis, or energy conversion.
Der Anteil von Polymeren als Funktions- und Konstruktionswerkstoffe in dauerhaften medizinischen Anwendungen steigt beständig. Derartige Materialien müssen den mechanischen, biologischen und chemischen Bedingungen im Körper widerstehen (u.a. Abrieb, Hydrolyse, Degradation) und gleichzeitig gut verträglich sein. Der sichere Einsatz von polymeren Materialien erfordert die Kenntnisse über ihre Langzeitstabilität unter verschiedenen äußeren Bedingungen. Diese sind nicht nur beeinflusst durch die unmittelbare Umgebung in vivo, sondern auch durch die Historie der verwendeten Materialien. Dazu zählen u. a. erhöhte Temperaturen unter sauerstoffhaltiger Atmosphäre während der Verarbeitung oder die Exposition von ionisierender Strahlung oder reaktiven Radikalen während der Sterilisation.