Titel

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Eine ungewöhnliche Liaison

Vom Verhalten in. Wasser- und Ölgemischen

BRUKER

500 UltraShield””

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Emulgatoren spielen nicht nur eine wichtige Rolle bei der Herstellung von Kosmetika und Reini­gungsmitteln. Sie werden auch in Mikrocontai­nern für Medikamente und bei Blutersatzmitteln verwendet. Ihr gezielter Einsatz setzt allerdings eine genaue Kenntnis ihres Verhaltens in Wasser­Öl-Gemischen voraus.

asser und Öl mischen sich nicht!“ Die­

\ X/ se Erkenntnis kann man im täglichen

Leben jeden Tag aufs Neue erfahren.

Wie ist es dennoch möglich, Fettreste von den

Tellern und Schmutz aus den Kleidern zu spü­

len? Wie können Cremes und Salben, welche

zum großen Teil aus Wasser und Fett bestehen, als homogene Mischungen existieren?

Der Schlüssel zu den Antworten auf diese Fragen sind die Emulgatoren. Das sind chemi­sche Verbindungen, die sowohl wasserlösliche als auch fettlösliche Mo­lekülbestandteile ent­halten. Sie sind deshalb in der Lage, sich an der Grenzfläche zwischen Wasser und Öl anzuord­nen. Im Verlaufe dieses: Prozesses können sie Es. eine Vielzahl unterschiedlicher Mikrostrukturen ausbilden, welche stark in Form und Größe dif­ferieren. Das Spektrum möglicher Strukturen reicht von kugelförmigen Öl-in-Wasser- bezie­hungsweise Wasser-in-Öl-Tröpfchen über stäb­chen- und scheibenförmige Aggregate bis hin zu bikontinuierlichen Strukturen. All diesen Struk­turen gemein ist ein geschlossener Film von

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B-\ M Mit Hilfe des neu installierten 500 MHZ UltraShield Magneten gewinnen Prof. Erich Kleinpeter und Gunter Wolf wichtige Erkenntnisse für ihre Forschungsarbeit.

Gunter Wolf wertet mit viel Sorgfalt die Messergebnisse aus.

Foto: Fritze

Emulgatormolekülen, welcher wäßrige und ölhaltige Phasen voneinander abtrennt. Die Eigenschaften dieses Grenzfilmes können durch Wahl der Öl- und Emulgatorkomponenten und durch die Zugabe weiterer Moleküle(zum Bei­spiel Salze, Polymere) gezielt beeinflußt werden. Dadurch eröffnet sich solchen selbstorganisier­ten Systemen ein breites Anwendungsgebiet. Neben den oben schon erwähnten Einsatzgebie­ten in Haushalt- und Kosmetikprodukten wer­den Aggregate von Emulgatormolekülen zum Beispiel als Mikrocontainer für Medikamente, als Nanoreaktoren bei der Synthese von Nano­teilchen oder als Blutersatzmittel in der Medizin eingesetzt.

Von herausragender Bedeutung für das Ver­ständnis und damit den gezielten Einsatz solcher Systeme ist die Mikrostruktur der vorliegenden Aggregate, insbesondere ihre Form und Größe. Hierzu werden im Chemischen Institut Unter­suchungen mit Hilfe der diffusions-gewichteten Kernspinresonanz-Spektroskopie(DOSY) durch­geführt. Mit der Methode untersucht man durch die Messung der magnetischen Eigenschaften der Atomkerne die Beweglichkeit(Diffusion) der einzelnen Bestandteile eines Gemisches. Der

hierdurch erhältliche Diffusionskoeffizient ist

ein sehr empfindlicher Indikator für die in einem Wasser/Emulgator/Öl-Gemisch vorlie­gende Mikrostruktur. In einer Wasser-in-Öl­Emulsion etwa diffundieren die Moleküle der Ölphase, welche das Aggregat aus Emulgatormo­lekülen umgeben, sehr viel schneller als die Was­sermoleküle der eingeschlossenen Wasserphase. Den umgekehrten Fall beobachtet man in Öl-in­Wasser-Strukturen. In bikontinuierlichen Struk­turen liegen die Diffusionskoeffizienten der Was­ser- und Ölkomponente in derselben Größenord­nung.

Neben dem beschriebenen Einsatz der DOSY-Methode im Forschungsbereich„Soft Matter“ ist diese Methode auch zum Beispiel zur Untersuchung von Protein-Ligand-Wechselwir­kungen und Wirt-Gast-Komplexen einsetzbar (Forschungskomplex„Biorelevante Verbindun­gen“). Sie eignet sich auch zur Aufklärung der Molekülstruktur komplexer Gemische, da man das Spektrum jedes Gemischbestandteiles ohne vorherige physikalische Auftrennung der Kom­ponenten erhalten kann.

Erich Kleinpeter, Gunter Wolf

Erich Kleinpeter bekleidet im Institut für Chemie der Universität Potsdam die Professur für Analytische Chemie.

Gunter Wolf ist wissen­schaftlicher Mitarbeiter an der Professur für Analytische Chemie im Institut für Chemie der Universität Potsdam.

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Foto: Tribukeit

Foto: Fritze