Vesicles in simple binary water [Elektronische Ressource] : non-ionic surfactant systems / Ivana Fehr

Celli

Informations

• Publié par: universitat_zu_koln
• Publié le: 01 janvier 2010
• Nombre de lectures: 27
• Langue: English
• Poids de l'ouvrage: 23 Mo

Extrait

V ESICLES ISN IMPLEB INARY
W ATER – NON-IONICSU RFACTANT SYSTEMS



Inaugural Dissertation


zur
Erlangung des Doktorgrades
der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät
der Universität zu Köln



vorgelegt von

Ivana Fehr
(geb. Savić)

geboren in Belgrad


Köln 2009










Berichterstatter:
Prof. Dr. Reinhard Strey, Universität zu Köln
Prof. Dr. Gerhard Gompper, FZ Jülich, IuFteF – Instit


Vorsitz der Prüfungskommission:
Prof. Dr. Axel G. Griesbeck, Universität zu Köln


Tag der mündlichen Prüfung:
04. Februar 2010














Meiner Mama,
Marcel und Lennox


AB ST R ACT AB ST R ACT
This work aims at improving our understandien ge qouifl itbhrium structure of the
+vesicular Lphase in the model system water – non-iontaicn st CurEf.a Thce results may 12 4
help the theoretical description of vesic line smo freo rcmoemdplicated, biologically relevant
systems. We investigated the mean size antdhi cbkinleasyse ro f the vesicles formed. In
order to shed light on the thermodynamic softa tbhiel ivteys icular phase negative and
positive temperature jump experiments from thcee antd sjiangle phases were performed.
The idea is, should the structures obtainge dop pfosllitoew tinemperature jumps be in
agreement, the vesicular phase should be naa tmhiecra mlold yy stable phase. Dynamic Light
Scattering (DLS), Small Angle Neutron ScattAeNrSi)n ga (ndS Deuterium Nuclear Magnetic
2Resonance (H - NMR) experiments were used as experimentasl. Mtoutoulally supporting
each other these techniques facilitate threi zcahatiorna ocfte the equilibrium structure of the
+L phase for a wide range of surfactant sco ancnednt rs aa tmiopnle preparation procedures.
In some cases in addition Freeze FractuMriec rEolsectorpoyn (FFEM) was performed. The
+results show that regions in the phase ditaegd r abmy dL erneopresent a wealth of
structural aggregates among which vesicul ar eo bpjrecstes nt. However, in most cases
lamellar phase fragments and overlappinpgr ane-tswtorrukc sturu es are found. Even when
vesicles were the dominant feature, they rwoemr eb efina gr wfell-defined in size and
number of lamellae. Often uni- and multilas mieclleasr wvere coexisting having a
diameters of order 30nm, 100nm anmd , 1respectively. Thus, a thermodynamic stability of
+the L phase is not supported by this work.



aaaam K U R ZZU SAMMENFASSU NG K U R ZZU SAMMENFASSU NG
+Das Ziel dieser Arbeit ist es die Gleicuhkgtuerw dicehrt sVestirkelphase iLm binären
System Wasser – nichtionisches TenEsi dzu Cuntersuchen und zu vervollständigen, um 12 4
unter anderem die theoretischen BeschreibungenV esvoinke ln in komplizierteren,
biologisch relevanten Systemen zu verbesserens. iDkeiel Vwurden auf mittlere Größe und
Dicke der Doppelschicht hin untersucht. Um Aufssch lüuber die thermodynamische
Stabilität der Vesikelphase zu geben, wurdne nP ha aus edn,e die sich im Phasendiagramm
über bzw. unter der Vesikelphase befinden, negs aotwivie positive
Temperatursprungexperimente durchgeführt. Die sItd,e we einn eine Übereinstimmung der
Strukturen für beide Arten von Temperatursprüngefnu ngdeen würde, wäre dies ein Indiz
für eine stabile Vesikelphase, da eine thsercmho dsytna bmili e Phase sich spontan und
wegunabhängig ausbildet. Als Untersuchungsmewthuroden Dynamische Lichtstreuung
(DLS), Kleinwinkelneutronenstreuung (SANS) und Deerutium-Kernspinresonanz (NMR)
gewählt. Die gegenseitige Ergänzung der einzelneethn odMen ermöglicht die
+Charakterisierung der Gleichgewichtsstruktur dPehra s Le für einen breiten
Konzentrationsbereich und verschiedene Präpamreathtoiodnesn. Ausgewählte Proben
wurden zusätzlich mit Gefrierbruchelektronenmiokrpoies k(FFEM) untersucht. Aus den
+Ergebnissen geht hervor, dass in d beerz ea iclhsn eLten Region eine Fülle an Aggregaten
vorliegt. Neben Vesikeln findet man Fragmente admelrl a lren Phase, sowie
Netzwerkstrukturen. Die Vesikel zeigen jedoch kewinoehldefinierte Form, Größe und
Anzahl der Lamellen (in multischaligen Vensi-i kuenldn) .m uUltilamellare Vesikel kommen
gleichermaßen vor und weisen Größenordnungen vonnm ,3 0100nm und 1 m vor. Somit
+kann diese Arbeit die thermodynamische Staerb iLli tPähta d se nicht bestätigen.


aaaam ACK NOW LEDGMENT S/ DANK SAGU NG ACK NOW LEDGMENT S/ DANK SAGU NG
Die vorliegende Arbeit entstand im Zeitraum vevomnb eNro 2006 bis Dezember
2009 am Institut für physikalische Chemie der siUtnäivte zu Köln unter der
wissenschaftlichen Anleitung von Herrn Proifnh. aDrd. R eStrey. Ihm danke ich zum einen
dafür, dass er stets Vertrauen in mich A gußees redtzetm h daat.nke für die wissenschaftliche
Unterstützung jederzeit und für die freundhs-vcähtaerfltilcihcen Ratschläge.
Herrn Prof. Dr. Gerhard Gompper möchte ich fÜübre rdniaehme des Co-Referats
danken.
Dr. Thomas Sottmann möchte ich zum einen für ds ies ewnischaftliche Anleitung und
für hilfreiche Diskussionen danken. Zum and er einm mheart freundschaftliches Interesse
gehabt und mir in schwierigen Zeiten sehr z urg eSseittaenden. Seine Hilfe war schließlich
ausschlaggebend für das Gelingen dieser Arbeit.
Dr. Magdalena Baciu – Gotter danke ich fürr eduunieg Buentd fachliche
Unterstützung und das besondere Engagement beiS ANdS enM essungen und
Auswertungen.
Prof. Dr. Ulf Olsson danke ich, dass tetr i nm iLcuhn ds oe mnpefangen und betreut
hat. Die vielen Diskussionen an der kleinen aTrfene l swehr interessant und
aufschlussreich. Die Zeit in Lund hat mir ssoweonshlc hwa iftlich als auch persönlich sehr
viel gegeben.
Zudem möchte ich mich bei Prof. Dr. Claudiat Sfcührm iddie Einarbeitung in das
Gebiet der NMR Technik und für Ihre Diskussiontsbcehraeift in Lund bedanken.
Dr. Lhoussaine Belkoura sei gedankt für dlitei ges oErignfaärbeitung in die
Dynamische Lichtstreuung, außerdem für die unAgn fderetri gGefrierbruchmikroskopie-
Aufnahmen und für die Unterstützung bei den Auusngweenr. tDes Weiteren möchte ich
Herrn Belkoura auch für sein Interesse an bdeiite sunedr dArer Diskussionsbereitschaft
danken.
Verena Posselt danke ich für intensive unds goandnze rbee Teamarbeit zuerst
während des ganzen Studiums und während dere ßaennsdcehn lDioktorarbeit. Aus der
zunächst kleinen Lerngemeinschaft hat sichl e iFner etuonldschaft entwickelt.
Dr. Renate Tessendorf hat die Korrektur der liAerbbeenist werter Weise
übernommen und viel Zeit investiert. Danke dafdü rf üunr die freundschaftliche und
kollegiale Hundeunterstützung.
Sabine Schetzberg danke ich für die abwechischleu ngZsusrae mmenarbeit im
gemeinsamen Labor. Die Fahrten nach Jülich uendn Kozun fderenzen werde ich nie
vergessen.
Sascha Datta und Michael Klostermann daürnk,e dicah sdsa fsie mich in München bei
den SANS Messungen kräftig unterstützt haben,d aemuß heartten beide stets ein offenes Ohr
und immer Zeit für SANS-Angelegenheiten.
Dem gesamten AK Strey danke ich für ein sehr kgoultlesegiales und
freundschaftliches Klima. Ganz besonders hmiöecrh tDer .i cJhudith Wölk, Dr. Michael
Schwan, Dr. Jan Wedekind, Dr. Tobias Foster,a Dsr . WThieolmpütz, Guram Chkonia,
Alexandra Manka und Michael Meyer erwähnen.
Aus dem Arbeitskreis in Lund danke ichÅ Isnlgurnid für ihre Unterstützung bei den
NMR Auswertungen, Bruno Medronho für die wissefnstlcihcahe Hilfe und sportliche
Unterstützung. Außerdem danke ich meinen Labornaarcnh bIrem Nasir, Stephane Douzane,
und ganz besonders möchte ich Bruno Silva, Sla utn,j aAg Bnuieczka Nowacka, Nina Reichelt,
Ana Sverino, Laura Mazzaferro, Gabriel Ra etbaen h…e rvorh
Ganz besonders danke ich meiner Mama für ednlieo sgree Unzterstützung in jeder
Hinsicht und Ihrem Mann Saša. Mamas sinda d ritei gesintzei,g beste Erfindung dieser Welt!!
Hanne und Peter möchte ich besonders dafü rd daasnske ns,ie so tolle Omi und Opi
sind! Durch die Hilfe von beiden ist es ehr sgetw meösgelnic diese Arbeit zeitnah fertig zu
stellen.
Omi und Opi danke ich für die viele Untersdtüutrzcunhg V erständnis und Liebe.
Meinem Mann und allerbesten Freund, Marcetl m,i rd sere imt i13 Jahren durch dick
und dünn geht und immer für mich da ist. Mit Vgorofßrerude auf unsere gemeinsame
Zukunft und Familie mit Lennox!

Diese Arbeit würde von dIenrte rnational Helmholtz Research School of Biopchs ysaind Soft
Matter (IHRS BioSoft ) finanziert. Der Auslandsaufenthalt wurDdeeut scvhoemn
Akademischen Austausch Diens t(DAAD) finanziert.

T AB L