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From spheres to worms to vesicles : kinetic control of nanostructure formation from the same block copolymer

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Eberhardt, Juliane ; Hoeppener, Stephanie ; Mansfeld, Ulrich ; Brendel, Johannes C.:
From spheres to worms to vesicles : kinetic control of nanostructure formation from the same block copolymer.
In: Polymer Chemistry. Bd. 17 (2026) . - S. 476-485.
ISSN 1759-9954
DOI: https://doi.org/10.1039/D5PY01038A

Angaben zu Projekten

Projekttitel:
Offizieller Projekttitel
Projekt-ID
SFB 1278: Polymerbasierte Nanopartikel-Bibliotheken für die Entwicklung zielgerichteter anti-inflammatorischer Strategien
316213987
Supramolekulare Polymerbürsten als Wirkstoffträgersysteme – Aufbau definierter und reaktiver Systeme
358263073
Nanostrukturierung reaktiver Polymere – Von funktionellen Wirkstoffträgern zu hierarchisch strukturierten, lebensähnlichen Systemen
517761335
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Ohne Angabe

Projektfinanzierung: Deutsche Forschungsgemeinschaft

Abstract

Block copolymer self-assembly in solution offers a versatile platform for designing nanostructures with tailored morphologies in aqueous environments. While morphology is commonly controlled by adjusting block ratios, kinetic trapping of nanostructures represents a powerful yet underexplored strategy to direct shape and structure formation, for example in biomedical applications. In this study, we investigate the self-assembly behavior of the amphiphilic block copolymer poly[(butyl acrylate)50-co-(pyridyl disulfide ethyl acrylate)5]-block-(poly ethylene oxide)125-N3 (P(BA50-PDSA5)-b-PEO125-N3) using a solvent switch method. The polymer features a neutral, biocompatible hydrophilic block and a hydrophobic block with a low glass transition temperature (Tg). By systematically varying the initial solvent composition (DMSO/acetone), polymer concentration (1, 4, 7 mg mL−1), and water addition rate (1, 2, 4, 20 mL h−1), we demonstrate precise control over nanoparticle morphology. DMSO content above 80% favored vesicle formation, while balanced DMSO/acetone mixtures stabilized worm-like micelles. Lower polymer concentration of 1 mg mL−1 resulted in a decrease in the formation of non-spherical morphologies, and faster water addition rate of 4 mL h−1 broadened the worm phase, indicating a strong influence of kinetics on the final morphology. Characterization via asymmetric flow field-flow fractionation (AF4), dynamic light scattering (DLS), and cryogenic transmission electron microscopy (cryo-TEM) revealed sharp transitions and mixed phases, highlighting the sensitivity of the system to subtle assembly conditions. These findings provide mechanistic insights into morphology control and underscore the potential of kinetically guided self-assembly for designing shape-specific nanostructures, which is particularly relevant for biomedical applications where nanoparticle shape influences biodistribution, cellular uptake, and therapeutic efficacy.

Weitere Angaben

Publikationsform: Artikel in einer Zeitschrift
Begutachteter Beitrag: Ja
Institutionen der Universität: Fakultäten > Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften > Fachgruppe Chemie > Lehrstuhl Makromolekulare Chemie I > Lehrstuhl Makromolekulare Chemie I - Univ.-Prof. Dr. Johannes C. Brendel
Forschungseinrichtungen > Zentrale wissenschaftliche Einrichtungen > Bayreuther Institut für Makromolekülforschung - BIMF
Forschungseinrichtungen > Institute in Verbindung mit der Universität > Bayerisches Polymerinstitut (BPI)
Titel an der UBT entstanden: Ja
Themengebiete aus DDC: 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 540 Chemie
Eingestellt am: 09 Mär 2026 11:52
Letzte Änderung: 09 Mär 2026 11:52
URI: https://eref.uni-bayreuth.de/id/eprint/96548