Skip to main content
Erschienen in: Colloid and Polymer Science 5-6/2011

01.04.2011 | Original Contribution

Diffusion of poly(ethylene glycol) and ectoine in NIPAAm hydrogels with confocal Raman spectroscopy

verfasst von: Stefanie Poggendorf, Gernique Adama Mba, Dirk Engel, Gabriele Sadowski

Erschienen in: Colloid and Polymer Science | Ausgabe 5-6/2011

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

The diffusion behavior of poly(ethylene glycol) (PEG) in N-isopropylacrylamide (NIPAAm) hydrogels was investigated using confocal Raman spectroscopy with regard to temperature (25°C, 30°C and 35°C), PEG concentration (10 and 40 wt.%), PEG molecular weight (2,000 and 12,000 g/mol) and addition of the compatible solute ectoine (0.1 and 2 wt.%). Swelling and shrinking of the gels was observed by means of confocal Raman spectroscopy. The swelling behavior of NIPAAm gels in aqueous solutions of PEG and ectoine was found to resemble the swelling behavior in pure water with regard to temperature, i.e., the gel shrinks with increasing temperature. However, the presence and concentration of PEG and ectoine influence the swelling behavior by lowering the volume phase-transition temperature of the gel and facilitating shrinking. In some cases, a re-swelling of the gel was observed after the initial shrinking at the onset of PEG diffusion, which can be explained by PEG changing the chemical potential in the gel phase as it diffuses into the sample allowing the water to re-enter. The expulsion of water from the gel during shrinking and the so-caused increase of PNIPAAm and PEG concentrations in some cases led to the PEG diffusion seemingly being faster in more shrunken gels despite of their higher diffusion resistance.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Fußnoten
1
At higher concentrations of KCl and NaCl the water activity coefficient decreases again.
 
2
When the wavelength of the emitted photon is the same as the excitation wavelength the effect is called Rayleigh scattering. It is approximately three orders of magnitude stronger than Raman scattering and would dominate the spectrum if it were not removed by a suitable spectral filter.
 
3
The glass is necessary to give the gel films mechanical stability and to thus facilitate handling. The covalent bonds between gel and glass prevent the gel from being washed off during the diffusion experiments.
 
4
The gels were washed thoroughly with deionized water after synthesis (see “Synthesis of gel samples”) to remove oligomers and unreacted monomers that could diffuse out of the network. The network itself was covalently bonded to the carrier glass and could not diffuse into the PEG solution.
 
5
The concentration of PEG outside the hydrogel film remained constant within a fluctuation of max. ± 0.48 wt.% for all experiments as it was supposed to.
 
6
The extent in the other directions was of no interest here since a uniform concentration was assumed parallel to the sample surface.
 
7
The two systems were fitted separately so as not put too much weight on the binary system PEG/water, yet the similarities between A and C as well as between B and E suggest that a common fit would yield good results as well.
 
8
For very high concentrations of ethanol, acetone and PEG the gel swells again, but not to the same value as in pure water [29].
 
Literatur
1.
Zurück zum Zitat Peppas NA (1986) Fundamentals. Hydrogels in medicine and pharmacy, vol 1. CRC Press, Boca Raton Peppas NA (1986) Fundamentals. Hydrogels in medicine and pharmacy, vol 1. CRC Press, Boca Raton
2.
Zurück zum Zitat Peppas NA (1987) Polymers. Hydrogels in medicine and pharmacy, vol 2. CRC Press, Boca Raton Peppas NA (1987) Polymers. Hydrogels in medicine and pharmacy, vol 2. CRC Press, Boca Raton
3.
Zurück zum Zitat Peppas NA (1987) Properties and applications. Hydrogels in medicine and pharmacy, vol 3. CRC Press, Boca Raton Peppas NA (1987) Properties and applications. Hydrogels in medicine and pharmacy, vol 3. CRC Press, Boca Raton
4.
Zurück zum Zitat Whistler RL (1977) Journal of the Technical Association of the Pulp and Paper Industry 60(10):64 Whistler RL (1977) Journal of the Technical Association of the Pulp and Paper Industry 60(10):64
7.
Zurück zum Zitat Barbu E, Verestiuc L, Iancu M, Jatariu A, Lungu A, Tsibouklis J (2009) Nanotechnology 20:225108CrossRef Barbu E, Verestiuc L, Iancu M, Jatariu A, Lungu A, Tsibouklis J (2009) Nanotechnology 20:225108CrossRef
8.
10.
11.
Zurück zum Zitat Tsujii K (2002) Recent Research Developments in Macromolecules Research 6:99 Tsujii K (2002) Recent Research Developments in Macromolecules Research 6:99
12.
13.
14.
15.
Zurück zum Zitat Sierra-Martín B, Choi Y, Romero-Cano MS, Cosgrove T, Vincent B, Fernández-Barbero A (2005) Macromolecules 38(26):10782CrossRef Sierra-Martín B, Choi Y, Romero-Cano MS, Cosgrove T, Vincent B, Fernández-Barbero A (2005) Macromolecules 38(26):10782CrossRef
16.
17.
Zurück zum Zitat Rubio Retama J, Frick B, Seydel T, Stamm M, Fernandez Barbero A, López Cabarcos E (2008) Macromolecules 41(13):4739CrossRef Rubio Retama J, Frick B, Seydel T, Stamm M, Fernandez Barbero A, López Cabarcos E (2008) Macromolecules 41(13):4739CrossRef
20.
22.
Zurück zum Zitat Kokufuta E, Nakaizumi S, Ito S, Tanaka T (1995) Macromolecules 28(5):1704CrossRef Kokufuta E, Nakaizumi S, Ito S, Tanaka T (1995) Macromolecules 28(5):1704CrossRef
23.
25.
Zurück zum Zitat Miyagishi S, Takagi M, Kadono S, Ohta A, Asakawa T (2003) J Colloid Interface Sci 261(1):191CrossRef Miyagishi S, Takagi M, Kadono S, Ohta A, Asakawa T (2003) J Colloid Interface Sci 261(1):191CrossRef
26.
Zurück zum Zitat Kalagasidis-Kruis̆ć M, Ili M, Filipovi J (2009) Polym Bull 63(2):197CrossRef Kalagasidis-Kruis̆ć M, Ili M, Filipovi J (2009) Polym Bull 63(2):197CrossRef
27.
28.
29.
Zurück zum Zitat Hüther A (2000) Experimentelle und theoretische Untersuchungen zum Quellungsgleichgewicht von Hydrogelen in wässrigen Lösungen. Dissertation, Universität Kaiserslautern Hüther A (2000) Experimentelle und theoretische Untersuchungen zum Quellungsgleichgewicht von Hydrogelen in wässrigen Lösungen. Dissertation, Universität Kaiserslautern
30.
Zurück zum Zitat Ishidao T, Sugimoto H, Onoue Y, Song IS, Iwai Y, Arai Y (1997) J Chem Eng Jpn 30(1):162CrossRef Ishidao T, Sugimoto H, Onoue Y, Song IS, Iwai Y, Arai Y (1997) J Chem Eng Jpn 30(1):162CrossRef
32.
Zurück zum Zitat Vakkalanka SK, Brazel CS, Peppas NA (1996) J Biomater Sci Polym Ed 8(2):119CrossRef Vakkalanka SK, Brazel CS, Peppas NA (1996) J Biomater Sci Polym Ed 8(2):119CrossRef
33.
34.
35.
36.
Zurück zum Zitat Ishidao T, Akagi M, Sugimoto H, Iwai Y, Arai Y (1993) Macromolecules 26(26):7361CrossRef Ishidao T, Akagi M, Sugimoto H, Iwai Y, Arai Y (1993) Macromolecules 26(26):7361CrossRef
37.
38.
39.
Zurück zum Zitat Chresand TJ, Dale BE, Hanson SL, Gillies RJ (1988) Biotechnol Bioeng 32(9):1029CrossRef Chresand TJ, Dale BE, Hanson SL, Gillies RJ (1988) Biotechnol Bioeng 32(9):1029CrossRef
40.
Zurück zum Zitat Lowman AM, Peppas NA (1998) Proc Int Symp Control Release Bioact Mater 25:244 Lowman AM, Peppas NA (1998) Proc Int Symp Control Release Bioact Mater 25:244
41.
Zurück zum Zitat de la Torre PM, Torrado S, Torrado S (2003) Biometerials 24(8):1459CrossRef de la Torre PM, Torrado S, Torrado S (2003) Biometerials 24(8):1459CrossRef
42.
44.
Zurück zum Zitat Kim SW, Wisniewski S, Gregonis DE, Andrade JD (1975) Polymer Preprints 16(2):293 Kim SW, Wisniewski S, Gregonis DE, Andrade JD (1975) Polymer Preprints 16(2):293
45.
Zurück zum Zitat McCarey BE, Schmidt FH, Wilkinson KD, Baum JP (1984) Curr Eye Res 3(8):977CrossRef McCarey BE, Schmidt FH, Wilkinson KD, Baum JP (1984) Curr Eye Res 3(8):977CrossRef
46.
Zurück zum Zitat Šmid Korbar J, Kristl J, Srèiè S (1984) Pharmazie 39(9):606 Šmid Korbar J, Kristl J, Srèiè S (1984) Pharmazie 39(9):606
47.
Zurück zum Zitat van Stroe-Biezen SAM, Everaerts FM, Janssen LJJ, Tacken RA (1993) Anal Chim Acta 273:553CrossRef van Stroe-Biezen SAM, Everaerts FM, Janssen LJJ, Tacken RA (1993) Anal Chim Acta 273:553CrossRef
48.
Zurück zum Zitat Barbato F, Boccia A, Cappello B, La Rotonda MI, Del Nobile MA, Mensitieri G, Netti PA (1996) Proc Int Symp Control Release Bioact Mater 23:463 Barbato F, Boccia A, Cappello B, La Rotonda MI, Del Nobile MA, Mensitieri G, Netti PA (1996) Proc Int Symp Control Release Bioact Mater 23:463
52.
Zurück zum Zitat Peschier LJC, Bouwstra JA, de Bleyser J, Junginger HE, Leyte JC (1993) Biomaterials 14(12):945CrossRef Peschier LJC, Bouwstra JA, de Bleyser J, Junginger HE, Leyte JC (1993) Biomaterials 14(12):945CrossRef
53.
Zurück zum Zitat Ray SS, Rajamohanan PR, Badiger MV, Devotta I, Ganapathy S, Mshelkar RA (1998) Chem Eng Sci 53(5):869CrossRef Ray SS, Rajamohanan PR, Badiger MV, Devotta I, Ganapathy S, Mshelkar RA (1998) Chem Eng Sci 53(5):869CrossRef
54.
Zurück zum Zitat McConville P, Pope JM (2001) The CLAO Journal: Official Publication of the Contact Lens Association of Ophthalmologists 27(4):186 McConville P, Pope JM (2001) The CLAO Journal: Official Publication of the Contact Lens Association of Ophthalmologists 27(4):186
55.
56.
58.
Zurück zum Zitat Hyk W, Karbarz M, Stojek Z, Ciszkowska M (2004) J Phys Chem B 108(3):864CrossRef Hyk W, Karbarz M, Stojek Z, Ciszkowska M (2004) J Phys Chem B 108(3):864CrossRef
59.
Zurück zum Zitat Wild A (2003) Multicomponent diffusion in liquids. Dissertation, TU München Wild A (2003) Multicomponent diffusion in liquids. Dissertation, TU München
60.
62.
Zurück zum Zitat Vergara A, Paduano L, D’Errico G, Sartorio R (1999) Phys Chem Chem Phys 1:4875CrossRef Vergara A, Paduano L, D’Errico G, Sartorio R (1999) Phys Chem Chem Phys 1:4875CrossRef
63.
Zurück zum Zitat Albright JG, Paduano L, Sartorio R, Vergara A, Vitagliano V (2001) J Chem Eng Data 46(5):1283CrossRef Albright JG, Paduano L, Sartorio R, Vergara A, Vitagliano V (2001) J Chem Eng Data 46(5):1283CrossRef
65.
Zurück zum Zitat Schlick S, Pilar J, Kweon SC, Vacik J, Gao Z, Labsky J (1995) Macromolecules 28(17):5780CrossRef Schlick S, Pilar J, Kweon SC, Vacik J, Gao Z, Labsky J (1995) Macromolecules 28(17):5780CrossRef
66.
Zurück zum Zitat Pilar̆ J, Kr̆íz̆ J, Meissner B, Kadlec P, Pr̆ádný M (2009) Polymer 50(19):4543CrossRef Pilar̆ J, Kr̆íz̆ J, Meissner B, Kadlec P, Pr̆ádný M (2009) Polymer 50(19):4543CrossRef
70.
Zurück zum Zitat Heinemann M, Meinberg H, Büchs J, Koß HJ, Ansorge-Schumacher MB (2005) Appl Spectrosc 59(3):280CrossRef Heinemann M, Meinberg H, Büchs J, Koß HJ, Ansorge-Schumacher MB (2005) Appl Spectrosc 59(3):280CrossRef
71.
72.
Zurück zum Zitat Krüger KM (2007) Sorption und Diffusion von Lösungsmitteln in glasartigen Polymeren. Dissertation, Universität Dortmund Krüger KM (2007) Sorption und Diffusion von Lösungsmitteln in glasartigen Polymeren. Dissertation, Universität Dortmund
73.
Zurück zum Zitat Ludwig I, Schabel W, Kind M, Castaing JC, Ferlin P (2007) AIChE J 53(3):549CrossRef Ludwig I, Schabel W, Kind M, Castaing JC, Ferlin P (2007) AIChE J 53(3):549CrossRef
74.
Zurück zum Zitat Naddaf A, Bart HJ (2009) Chemie Ingenieur Technik 81(8) Naddaf A, Bart HJ (2009) Chemie Ingenieur Technik 81(8)
75.
Zurück zum Zitat Geonnotti AR, Furlow MJ, Wu T, DeSoto MG, Henderson MH, Kiser PF, Katz DF (2008) Biomacromolecules 9(2):748CrossRef Geonnotti AR, Furlow MJ, Wu T, DeSoto MG, Henderson MH, Kiser PF, Katz DF (2008) Biomacromolecules 9(2):748CrossRef
76.
Zurück zum Zitat Weng L, Zhou X, Zhang X, Zhang L, Xu J (2002) Macromol Rapid Commun 23(16):968CrossRef Weng L, Zhou X, Zhang X, Zhang L, Xu J (2002) Macromol Rapid Commun 23(16):968CrossRef
77.
Zurück zum Zitat Fatin-Rouge N, Wilkinson KJ, Buffle J (2006) J Phys Chem B 110(41):20133CrossRef Fatin-Rouge N, Wilkinson KJ, Buffle J (2006) J Phys Chem B 110(41):20133CrossRef
78.
Zurück zum Zitat Boukari H, Silva C, Nossal R, Horkay F (2008) Mater Res Soc 1060E Boukari H, Silva C, Nossal R, Horkay F (2008) Mater Res Soc 1060E
80.
Zurück zum Zitat Zhang X, Hirota N, Narita T, Gong JP, Osada Y (1999) J Phys Chem B 103:6069CrossRef Zhang X, Hirota N, Narita T, Gong JP, Osada Y (1999) J Phys Chem B 103:6069CrossRef
81.
82.
Zurück zum Zitat Hirota N, Kumaki Y, Narita T, Gong JP, Osada Y (2000) J Phys Chem B 104(42):9898CrossRef Hirota N, Kumaki Y, Narita T, Gong JP, Osada Y (2000) J Phys Chem B 104(42):9898CrossRef
83.
84.
85.
Zurück zum Zitat Bardow A, Göke V, Koß HJ, Lucas K, Marquardt W (2002) Chemie Ingenieur Technik 74:569CrossRef Bardow A, Göke V, Koß HJ, Lucas K, Marquardt W (2002) Chemie Ingenieur Technik 74:569CrossRef
86.
Zurück zum Zitat Banwell CN, McCash EM (1999) Molekülspektroskopie. Oldenbourg Verlag, München Banwell CN, McCash EM (1999) Molekülspektroskopie. Oldenbourg Verlag, München
87.
Zurück zum Zitat Colthup NB, Daly LH, Wiberly SE (1990) Introduction to infrared and Raman spectroscopy, 3rd edn. Academic Press, San Diego Colthup NB, Daly LH, Wiberly SE (1990) Introduction to infrared and Raman spectroscopy, 3rd edn. Academic Press, San Diego
88.
90.
Zurück zum Zitat Kriesten E, Alsmeyer F, Bardow A, Marquardt W (2008) Chemometr Intell Lab Syst 91(2):181CrossRef Kriesten E, Alsmeyer F, Bardow A, Marquardt W (2008) Chemometr Intell Lab Syst 91(2):181CrossRef
95.
Zurück zum Zitat Miao B, Vilgis TA, Poggendorf S, Sadowski G (2010) Macromol Theory Simul 19(7):414CrossRef Miao B, Vilgis TA, Poggendorf S, Sadowski G (2010) Macromol Theory Simul 19(7):414CrossRef
Metadaten
Titel
Diffusion of poly(ethylene glycol) and ectoine in NIPAAm hydrogels with confocal Raman spectroscopy
verfasst von
Stefanie Poggendorf
Gernique Adama Mba
Dirk Engel
Gabriele Sadowski
Publikationsdatum
01.04.2011
Verlag
Springer-Verlag
Erschienen in
Colloid and Polymer Science / Ausgabe 5-6/2011
Print ISSN: 0303-402X
Elektronische ISSN: 1435-1536
DOI
https://doi.org/10.1007/s00396-011-2399-7

Weitere Artikel der Ausgabe 5-6/2011

Colloid and Polymer Science 5-6/2011 Zur Ausgabe

    Marktübersichten

    Die im Laufe eines Jahres in der „adhäsion“ veröffentlichten Marktübersichten helfen Anwendern verschiedenster Branchen, sich einen gezielten Überblick über Lieferantenangebote zu verschaffen.