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Title:
METHOD OF PRODUCING A POLYMER NETWORK
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2000/032648
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method of producing a polymer network, according to which (i) one or more polymers are provided which are cross-linked with one another intramolecularly or intermolecularly or intra- and intermolecularly by covalent or non-covalent bonding, (ii) the conformation of at least one of the polymers is adapted to at least one template compound, resulting in at least one preferred conformation of the at least one polymer, (iii) at least one of the preferred conformations obtained according to (ii) is fixated by cross-linking.

Inventors:
Gottschall, Klaus (Schulstrasse 18 Heddesheim, D-68542, DE)
Application Number:
PCT/EP1999/009199
Publication Date:
June 08, 2000
Filing Date:
November 26, 1999
Export Citation:
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Assignee:
Gottschall, Dr. Instruction (Gesellschaft für Technische Chromatographie mbH Donnersbergweg 1 Ludwigshafen, D-67059, DE)
Gottschall, Klaus (Schulstrasse 18 Heddesheim, D-68542, DE)
International Classes:
C07D209/76; C08F8/30; C08F8/34; C08F32/00; C08G85/00; G01N37/00; (IPC1-7): C08F8/30; C08F8/34; C08G85/00
Domestic Patent References:
WO1993009075A11993-05-13
Foreign References:
DE4341524A11995-06-08
US5008339A1991-04-16
US4076916A1978-02-28
Other References:
M. SANCHEZ-CHAVES: "POLY(VINYL ALCOHOL) FUNCTIONALIZED BY MONOSUCCINATE GROUPS. COUPLING OF BIOACTIVE AMINO COMPOUNDS.", POLYMER, vol. 39, no. 13, 1998, pages 2751 - 2757, XP004112218
Attorney, Agent or Firm:
Ricker, Mathias (Bardehle, Pagenberg Dost Altenbur, Geissler Isenbruck Galileiplatz 1 München, D-81679, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines polymeren Netzwerkes, in dem (i) ein oder mehrere Polymere bereitgestellt werden, die intramolekular oder intermolekular oder intraund intermolekular durch kovalente oder nichtkovalente Bindung miteinander vernetzt werden können, (ii) die Konformation mindestens eines der Polymere an mindestens eine Templatverbindung unter Erhalt mindestens einer Vorzugskonforma tion des mindestens einen Polymers angepaßt wird, (iii) mindestens eine der gemäß (ii) erhaltenen Vorzugskonformationen durch Vernetzung fixiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpassung gemäß (ii) in Anwesenheit mindestens einer der Templatverbindungen durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpas sung der Konformation des mindestens einen Polymers in mindestens zwei Schritten erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß nach jedem Schritt die aus diesem Schritt erhaltene Vorzugskonformation durch Vernet zung fixiert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Schritt in Abwesenheit der mindestens einen Templatverbindung durch geführt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das polymere Netzwerk auf mindestens einem Trägermaterial hergestellt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Polymer in mindestens zwei aufeinander folgenden Schritten schicht weise auf das mindestens eine Trägermaterial aufgebracht wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die schichtweise Aufbringung zu einem primärvernetzten polymeren Netzwerk führt, das eine Konformation aufweist, die in mindestens einem weiteren Schritt in Anwe senheit der mindestens einen Templatverbindung an die mindestens eine Templatverbindung angepaßt und durch Vernetzung fixiert wird.
9. Polymeres Netzwerk, herstellbar gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8.
10. Verwendung eines polymeren Netzwerkes, herstellbar gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, in Stofftrennprozessen, Stoffumwandlungsprozessen, Stoffherstellungsprozessen, Stofferkennungsprozessen oder zur Detektion von Signalen.
Description:
Verfahren zur Herstellung eines polymeren Netzwerkes

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines polymeren Netzwerkes, das polymere Netzwerk an sich, das durch das erfindungsgemäße Verfahren erhältlich ist, sowie die Verwendung des polymeren Netzwerkes in ver- schiedenen technischen Anwendungsgebieten.

Polymere Strukturen, die Poren aufweisen, in denen ein gegebenes Substrat selek- tiv gebunden werden kann, sind in einer ganzen Reihe von technischen Anwen- dungen von Interesse. In diesem Zusammenhang sei auf Stofftrennprozesse, kata- lytische Verfahren oder die Verwendung dieser polymeren Strukturen als Senso- ren verwiesen.

Die WO 93/09075 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung einer polymeren Struktur, wobei ein Polymer in Anwesenheit eines Vernetzungsreagenzes und zu- gleich in Anwesenheit eines Substrates ein Polymer durch radikalische Polymeri- sation aus den Monomeren hergestellt wird. Imprinting-Polymere werden für die Verwendung in der Chromatographie, in der Katalyse, als Biosensoren oder als künstliche Antikörper vorgeschlagen. Einen Überblick gibt G. Wulff in Angew.

Chem, Int. Ed. Engl. 34 (1995) 1812-1832.

Die Imprinting-Technik weist allerdings eine Reihe von Nachteilen auf. So zeigen die Imprints im chromatographischen Test eine inakzeptable Peakverbreiterung und in der Regel eine unvollständige Substanzelution, wobei letztere zur Quer- kontamination von weiteren Produktfraktionen führt. Damit ist eine technische Anwendung der Imprints in der Chromatographie im wesentlichen ausgeschlos- sen. Ebenso weisen die Imprints in der Regel eine geringe Beladbarkeit mit Sub-

strat, im wesentlichen im Promill-Bereich auf, wodurch selbstverständlich ein nur äußerst geringer Mengendurchsatz erreicht werden kann und ein technischer Trennprozeß nur unwirtschaftlich durchgeführt werden könnte.

Menger et al. beschreiben in J. Org. Chem. 63 (1998) 7578-7579 ein Verfahren, in dem ausgehend von einem kombinatorischen Ansatz Polyacrylsäureanhydrid mit drei oder vier, mehr oder weniger willkürlich ausgewählten Aminen umgesetzt wird, wobei 14 verschiedene Aminkombinationen in 96 verschiedenen Konzen- trationsverhältnissen zu 1344 verschiedenen Polymeren führen. Die Polymere wurden bei der katalytischen Dehydrierung eines beta-Hydroxyketons eingesetzt, wobei jedoch weniger als 1 Prozent aller Polymere aufgrund der Reaktionsge- schwindigkeit für den katalytischen Prozeß überhaupt in Frage kamen. Im Zu- sammenhang mit den Versuchen wurde beobachtet, daß die Polymere in Anwe- senheit des Substrates allmählich eine bessere katalytische Aktivität ausbilden.

Allerdings wurden die Polymerstrukturen mit verbesserter Aktivität nicht stabili- siert, sondern derart labile Strukturen erhalten, daß durch Änderungen des pH- Wertes oder der Temperatur die katalytisch aktiveren Strukturen zerstört wurden.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, ein Verfahren bereitzu- stellen, das die Nachteile der oben genannten Verfahren nicht aufweist.

Demgemäß betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines polymeren Netzwerkes, in dem (i) ein oder mehrere Polymere bereitgestellt werden, die intramolekular oder intermolekular oder intra-und intermolekular durch kovalente oder nicht- kovalente Bindung miteinander vernetzt werden können, (ii) die Konformation mindestens eines der Polymere an mindestens eine Tem- platverbindung unter Erhalt mindestens einer Vorzugskonformation des mindestens einen Polymers angepaßt wird und (iii) mindestens eine der gemäß (ii) erhaltenen Vorzugskonformationen durch Vernetzung fixiert wird.

Der Begriff"Templatverbindung", wie er im Rahmen der vorliegenden Anmel- dung verwendet wird, umfaßt sämtlichen Verbindungen, an die mindestens eine Konformation des mindestens einen eingesetzten Polymeren anpaßbar ist. Damit sind sämtliche Verbindungen denkbar, die durch Wechselwirkung mit dem Poly- mer zu einer Vorzugskonformation des mindestens einen eingesetzten Polymeren fuhren. Die Wechselwirkung muß dabei nicht mit dem Polymer an sich erfolgen, sondern kann auch mit einer polymeren Struktur erfolgen, die sich aus dem einge- setzten Polymer ableitet, wie dies weiter unten beschrieben ist.

Demgemäß sind als Templatverbindungen sowohl chemische Verbindungen als auch biologische Strukturen wie beispielsweise Mikroorganismen denkbar, hin- sichtlich derer unter anderem etwa pathogene Organismen, vorzugsweise Viren, Bakterien oder Parasiten zu nennen sind. Ebenso sind beispielsweise Zellen, Fragmente oder Bestandteile von Zellen, Epitope, antigene Determinanten oder Rezeptoren zu nennen.

Im erfindungsgemäßen Verfahren ist die Konzentration der eingesetzten Templat- verbindung in Lösung oder Suspension grundsätzlich frei wählbar. Bevorzugt liegt die Konzentration im Bereich von 0,25 bis 300 mmol/l, bezogen auf das einge- setzte Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch. Die Lösungsmittel, in denen das Templat eingesetzt wird, sind ebenfalls im wesentlichen frei wählbar. Bevorzugt werden organische und wäßrige Lösungen, wobei bevorzugte Lösungsmittel unter anderem Chlorkohlenwasserstoffe mit bis zu drei C-Atomen, Nitrile wie bei- spielsweise Acetonitril, Ester wie beispielsweise Essigsäureethylester, Ketone wie beispielsweise Methylethylketon oder Aceton, offenkettige oder cyclische Ether wie beispielsweise THF oder Dioxan oder aromatische Verbindungen wie bei- spielsweise Toluol oder Xylole oder Mischungen aus zwei oder mehr dieser Ver- bindungen sind. Der pH-Bereich der Lösungen ist im wesentlichen frei wählbar und kann auf die Polymere und die Templatverbindung abgestimmt werden. Be- vorzugt liegt der pH-Bereich bei der Fixierung im Bereich von 3 bis 12, besonders

bevorzugt im Bereich von 4 bis 9 und besonders bevorzugt im Bereich von 6 bis 8.

Der Begriff, Vorzugskonformation", wie er im Rahmen der vorliegenden Erfin- dung verwendet wird, bezeichnet eine Konformation des Polymers, die aus einem oder mehreren Schritten des erfindungsgemäßen Verfahrens resultiert, wobei die Wechselwirkungsenthalpie zwischen der Vorzugskonformation und der Templat- verbindung betragsmäßig größer ist als die Wechselwirkungsenthalpie zwischen der Templatverbindung und derjenigen Konformation, die das Polymer vor diesem einen oder vor diesen mehreren Schritten aufweist.

Bevorzugt ist dieser betragsmäßige Unterschied in der Wechselwirkungsenthalpie größer als 0,1 kcal/mol, besonders bevorzugt größer als 1 kcal/mol und ganz be- sonders bevorzugt größer als 3 kcal/mol.

Wie bereits angedeutet und weiter unten ausführlich beschrieben, können die er- findungsgemäß hergestellten polymeren Netzwerke unter anderem in Stofftrenn- prozessen eingesetzt werden. Dabei ist es selbstverständlich denkbar, daß Stoffe, die getrennt werden sollen, unter den Reaktionsbedingungen, die bei der Herstel- lung des polymeren Netzwerkes auftreten, nicht oder nur ungenügend stabil sind oder beispielsweise nicht zur Verfügung stehen. In diesem Fall können als Tem- platverbindungen beispielsweise Verbindungen eingesetzt werden, die zu den zu trennenden Stoffen homolog oder strukturverwandt, vorzugsweise isoster sind.

Die Anpassung der Konformation kann dabei unter anderem durch Wechselwir- kung des Polymers mit der Templatverbindung erfolgen. Denkbar ist beispielswei- se auch, daß zwei oder mehr Polymerstränge von gleichen oder voneinander ver- schiedenen Polymeren vernetzt werden und die resultierende polymere Struktur mit der mindestens einen Templatverbindung wechselwirkt und somit die Kon- formation der polymeren Struktur und damit auch die Konformation des einge- setzten Polymers an die Templatverbindung angepaßt wird.

Denkbar ist weiterhin, daß durch intramolekulare Vernetzung eines Polymerstran- ges eine Konformation ausgebildet wird, die mit der mindestens einen Templat- verbindung wechselwirkt, wobei die Konformation des Polymers an die minde- stens eine Templatverbindung angepaßt wird. Ausführungsformen, in denen eine solche intramolekulare Vernetzung erfolgt, sind im Rahmen der vorliegenden Er- findung bei allen geeigneten Polymeren denkbar. Besonders bevorzugt sind Poly- mere, die eine Molmasse von mehr als 10.000 g/mol, weiter bevorzugt von mehr als 30.000 g/mol und insbesondere bevorzugt von mehr als 100.000 g/mol aufwei- sen.

Weiterhin umfaßt die vorliegende Erfindung auch Ausführungsformen, in denen die Anpassung der Konforrnation derart erfolgt, daß in Abwesenheit der minde- stens einen Templatverbindung durch inter-oder intramolekulare Vernetzung po- lymere Strukturen aufgebaut werden, deren Konformation durch spezifische Aus- wahl des mindestens einen eingesetzten Polymers oder/und des mindestens einen Vernetzungsreagenzes an die mindestens eine Templatverbindung angepaßt sind.

In diesem Fall ist es beispielsweise denkbar, daß die Schritte (ii) und (iii), wie oben erwähnt, in einem Schritt erfolgen. Bei Vernetzung in Abwesenheit der min- destens einen Templatverbindung ist es aber auch denkbar, daß polymere Struktu- ren aufgebaut werden, die an die mindestens eine Templatverbindung grob ange- paßt sind, wobei eine genauere Anpassung durch weitere Vernetzungsschritte in An-oder Abwesenheit der mindestens einen Templatverbindung erfolgen kann.

Demgemäß sind im erfindungsgemäßen Verfahren sämtliche Polymere einsetzbar, die intra-oder/und intermolekular vernetzt werden können und die per se oder nach Vernetzung mit der mindestens einen Templatverbindung wechselwirken können.

Unter dem Begriff"Wechselwirkung"werden im Rahmen der vorliegenden Er- findung sämtliche geeigneten kovalenten und nicht-kovalenten Wechselwirkungen verstanden.

Als mögliche Wechselwirkungen des mindestens einen eingesetzten Polymers oder einer polymeren Struktur, die beispielsweise durch intra-oder intermolekula- re Vernetzung, wie oben beschrieben, aufgebaut werden, mit der mindestens einen Templatverbindung sind unter anderem zu nennen : Wasserstoffbrückenbindungen ; -Dipol-Dipol-Wechselwirkungen ; -Van der Waals-Wechselwirkungen ; -Hydrophobe Wechselwirkungen ; -Charge-Transfer-Wechselwirkungen, z. B. a-z-Wechselwirkung ; -Ionische Wechselwirkungen ; -Koordinative Bindung, z. B. an Übergangsmetallen ; -Kombinationen dieser Wechselwirkungen.

Selbstverständlich sind auch kovalente Bindungen zwischen Polymer oder/und polymerer Struktur und der mindestens einen Templatverbindung denkbar. Wird das im erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte polymere Netzwerk in bei- spielsweise Stofftrennprozessen verwendet, so sind Wechselwirkungen zwischen Polymer oder/und polymerer Struktur und der mindestens einen Templatverbin- dung besonders bevorzugt, durch die die mindestens eine Templatverbindung re- versibel gebunden wird.

Wechselwirkt das mindestens eine eingesetzte Polymer an sich mit der mindestens einen Templatverbindung, so weist es gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens mindestens eine funktionelle Gruppe auf, durch die diese Wechselwirkung ausge- bildet werden kann. Soll die Konformation des Polymers, die sich durch Wech- selwirkung mit der mindestens einen Templatverbindung ausbildet, durch Vernet- zung fixiert werden, so ist es unter anderem denkbar, daß die Vernetzung über die

funktionelle Gruppe erfolgt, über die die Wechselwirkung mit der mindestens ei- nen Templatverbindung ausgebildet wurde. Bevorzugt weist das Polymer minde- stens eine weitere funktionelle Gruppe auf, über die die Vernetzung erfolgt.

Der Begriff"funktionelle Gruppe", wie er im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet wird, umfaßt demgemäß sämtliche chemischen Strukturen, über die kovalente oder/und nicht-kovalente Wechselwirkungen erfolgen können. Insbe- sondere fallen auch Kohlenwasserstoffketten und weitere Struktureinheiten, über die Van der Waals-Wechselwirkungen aufgebaut werden können, unter den Be- griff der funktionellen Gruppe.

Eine besonders geeignete Struktur der eingesetzten Polymere liegt demgemäß dann vor, wenn die zur Wechselwirkung befähigten funktionellen Gruppen im Polymer nach Art oder/und Anzahl oder/und Dichte oder/und Verteilung in der Lage sind, eine bestimmte Templatverbindung zu binden. Ganz besonders geeig- net sind solche Polymere, die in der Lage sind, eine bestimmte Templatverbin- dung in mehr als einer Molekülposition bi-, tri-, oligo-oder/und polyvalent zu binden. Für die Wechselwirkung können demgemäß auch zwei oder mehr funk- tionelle Gruppen, die gegebenenfalls räumlich durch mindestens eine, gegenüber einer Wechselwirkung inerte Gruppe getrennt sind, verantwortlich sein.

Der Begriff"im Polymer", wie er im Rahmen der vorliegenden Erfindung ver- wendet wird, bezieht sich unter anderem auf Polymere, bei denen die mindestens eine funktionelle Gruppe, die zur Ausbildung der Wechselwirkung mit dem Sub- strat oder/und zur Vernetzung verwendet wird, im Polymerstrang vorliegt. Ebenso bezieht sich der Begriff auf Polymere, in denen die mindestens eine funktionelle Gruppe in mindestens einer Seitenkette des Polymerstrangs vorliegt, sowie auf Polymere, in denen mindestens einen Art einer funktionellen Gruppe sowohl im Polymerstrang als auch in mindestens einer Seitenkette des Polymerstrangs vor- liegt.

Demgemäß sind im erfindungsgemäßen Verfahren generell sowohl derivatisierte als auch nicht-derivatisierte Polymere einsetzbar.

Die mindestens eine funktionelle Gruppe, die im Polymer zur Ausbildung der Wechselwirkung mit der mindestens einen Templatverbindung oder/und zur Ver- netzung benötigt wird, kann demgemäß bereits im ursprünglichen Polymer vor- handen sein und muß nicht notwendigerweise durch nachträgliche Derivatisierung in das Polymer eingebracht werden. Beispielhaft seien hier unter anderem etwa die Amino-oder Formylgruppen in Polyvinylamin oder etwa die Hydroxy-oder Ace- tylgruppen in Polyvinylalkohol genannt.

Im erfindungsgemäßen Verfahren ist es unter anderem möglich, durch Derivatisie- rung mindestens eines Polymers, das in derivatisierter Form in das Verfahren ein- gesetzt wird, mit maßgeschneiderten Rezeptorgruppen die Rezeptor-Templat- Wechselwirkung zu"designen". Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann hierbei der Derivatisierungsgrad so beeinflußt werden, dal3 die bestmögliche Wechselwirkung mit dem Templat erreicht wird. Ebenso ist es möglich, die An- passung der Konformation des mindestens einen Polymers in Abwesenheit der mindestens einen Templatverbindung zu designen, indem beispielsweise durch die durch Derivatisierung eingeführten funktionellen Gruppen gezielt bestimmte Ver- netzungsmöglichkeiten oder Wechselwirkungsmöglichkeiten in das Polymer ein- gebracht werden.

Werden im erfindungsgemäßen Verfahren ein oder mehr Polymere zunächst deri- vatisiert und dann in das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt, so kann die De- rivatisierung nach sämtlichen geeigneten, beispielsweise aus dem Stand der Tech- nik bekannten Verfahren erfolgen.

Um Polymere, die funktionelle Gruppen aufweisen, mit Rezeptorgruppen auszu- statten und derart zu derivatisieren, sind unter anderem drei Wege zu nennen, die in M. Antonietti, S. Heinz, Nachr. Chem. Tech. Lab. 40 (1992) Nr. 3, S. 308-314

aufgeführt sind. Gemäß dieser Schrift sind derivatisierte Polymere über statisti- sche Polymerisation bzw. Copolymerisation, über die Herstellung von Block- Copolymeren und über die Herstellung von oberflächenfunktionalisierten Poly- merpartikeln erhältlich. Diese Herstellungswege gehen von derivatisierten Mono- meren aus, aus denen das Polymer erhalten wird.

Eine weitere Möglichkeit, Polymere zu derivatisieren, stellt die polymeranaloge Umsetzung von funktionelle Gruppen aufweisenden Polymeren mit Derivatisie- rungsverbindungen dar.

Polymerderivatisierungen werden beispielsweise an festen Oberflächen durch he- terogene Umsetzung durchgeführt. Zu dieser Gruppe zählen unter anderem die Trägeraktivierung und Trägerimmobilisierung, bei denen üblicherweise eine nucleophile Substanz heterogen an ein Polymer, wie z. B. Epoxy-Polyacrylester oder BrCN-Sepharose gebunden wird, wie dies beispielsweise in P. Mohr, M.

Holtzhauer, G. Kaiser, Immunosorption Techniques, Fundamentals and Applica- tions, Akademie Verlag, Berlin (1992), S. 34-40 beschrieben ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann im erfindungsgemäßen Verfahren gemäß (i) ein derivatisiertes Polymer zur Verfügung gestellt werden, das dadurch hergestellt wird, daß ein mindestens eine funktionelle Gruppe aufweisenden Po- lymers mit mindestens einem Aktivierungsreagens oder einem Derivat eines Akti- vierungsreagens umgesetzt wird, wobei diese Umsetzung homogen oder hetero- gen, bevorzugt homogen erfolgen kann Dabei wird das Aktivierungsreagens in der Regel so gewählt werden, daß die mindestens eine funktionelle Gruppe des Polymers während der Umsetzung mit dem Aktivierungsreagens reagiert und damit in ihrer Reaktivität bei einer nachfol- genden Umsetzung mit einem Derivatisierungsreagens verbessert wird.

Demgemäß beschreibt die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren, in dem das Umsetzungsprodukt aus dem mindestens eine funktionelle Gruppe aufweisenden Polymer und dem Aktivierungsreagens mit einem Derivatisierungsreagens umge- setzt wird.

Im Rahmen dieser Ausfiihrungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens können das mindestens eine funktionelle Gruppe aufweisende Polymer mit mindestens einem aktivierten und/oder mindestens einem nicht-aktivierten Derivatisierungs- reagens und/oder einem Aktivierungsreagens gleichzeitig, d. h. im Sinne einer "Eintopfreaktion"umgesetzt werden.

Über diese Umsetzung des aktivierten, mindestens eine funktionelle Gruppe auf- weisenden Polymers mit einem Derivatisierungsreagens kann ein gewünschter Rest in das Polymer eingeführt werden.

Wurde hierbei ein Polymer mit unterschiedlichen Aktivierungsreagenzien umge- setzt, so können diese aktivierten funktionellen Gruppen gegenüber einem oder mehreren Derivatisierungsreagenzien unterschiedliche Reaktivität aufweisen. Demgemäß ist es im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens denkbar, auf diese Weise funktionelle Gruppen selektiv zu derivatisieren. Der Begriff"selek- tiv"bedeutet in diesem Zusammenhang, daß ein Polymer, das beispielsweise zwei oder mehr voneinander verschiedene funktionelle Gruppen aufweist, mit bei- spielsweise zwei verschiedenen Aktivierungsreagenzien umgesetzt wird, so daß eine nachfolgende Umsetzung mit einem Derivatisierungsreagens zur Derivatisie- rung überwiegend bis ausschließlich an der oder den aktivierten funktionellen Gruppen erfolgt, die mit einem dieser zwei Aktivierungsreagenzien aktiviert ist oder sind, in der Regel an der oder den bezüglich des Derivatisierungsreagens reaktiveren aktivierten funktionellen Gruppe (n).

Im erfindungsgemäßen Verfahren ist es weiterhin möglich, das Aktivierungsrea- gens vor der Umsetzung mit dem mindestens eine funktionelle Gruppe aufweisen-

den Polymer mit dem Derivatisierungsreagens umzusetzen, um dann dieses Um- setzungsprodukt mit dem mindestens eine funktionelle Gruppe aufweisenden Po- lymer umzusetzen.

Daher beschreibt die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren, wie oben be- schrieben, wobei das Derivat des Aktivierungsreagens durch vorherige Umsetzung des Aktivierungsreagens mit einem Derivatisierungsreagens erhalten wird.

Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht darin, das mindestens eine funktionelle Gruppe aufweisende Polymer mit verschiedenen Produkten aus Umsetzungen von Aktivierungsreagenzien und Derivatisierungs- reagenzien umzusetzen. So kann beispielsweise ein Gemisch aus Verbindungen mit dem Polymer umgesetzt werden, wobei das Gemisch Umsetzungsprodukte aus einem Aktivierungsreagens und zwei oder mehr verschiedenen Derivatisierungs- reagenzien umfaßt. Ebenso ist ein Gemisch denkbar, das Umsetzungsprodukte aus einem Derivatisierungsreagens und zwei oder mehr verschiedenen Aktivierungs- reagenzien umfaßt. Natürlich ist es auch möglich, sollte dies erforderlich sein, ein Gemisch einzusetzen, das Umsetzungsprodukte aus zwei oder mehr verschiedenen Aktivierungsreagenzien und zwei oder mehr verschiedenen Derivatisierungsrea- genzien umfaßt. Selbstverständlich ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch möglich, die verschiedenen Umsetzungsprodukte aus Aktivierungsreagens und Derivatisierungsreagens nicht im Gemisch, sondern einzeln und in der ge- wünschten Reihenfolge mit dem mindestens eine funktionelle Gruppe aufweisen- den Polymer umzusetzen.

Demgemäß beschreibt die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren wie oben beschrieben, wobei das mindestens eine funktionelle Gruppe aufweisende Poly- mer mit mindestens zwei verschiedenen Derivaten eines Aktivierungsreagens um- gesetzt wird und die Umsetzungen mit jeweils einem Derivat nacheinander erfol- gen.

Als Aktivierungsreagens können prinzipiell alle aus der Literatur bekannten Akti- vierungsreagenzien eingesetzt werden. Einen Überblick über eine ganze Reihe von Aktivierungsreagenzien, die zur Aktivierung von verschiedenen funktionellen Gruppen eingesetzt werden können, gibt beispielsweise der bereits oben zitierte Artikel von P. Mohr, M. Holtzhauer, G. Kaiser, der diesbezüglich durch Bezug- nahme vollumfänglich in den Kontext der vorliegenden Patentanmeldung einbe- zogen wird.

Insbesondere seien dabei Chlorameisensäureester und Chlorameisensäureester mit elektronenziehenden Resten erwähnt.

Insbesondere beschreibt die vorliegende Erfindung ein Verfahren, in dem sich das Aktivierungsreagens von einer Verbindung der folgenden Struktur (I) ableitet : wobei Ri und R2 gleich oder unterschiedlich sind und geradkettig, verzweigt- kettig oder zu einem Carbozyklus oder einem Heterozyklus verbrückt sein können und so gewählt sind, daß das Aktivierungsreagens oder das Derivat des Aktivie- rungsreagens mit dem mindestens eine funktionelle Gruppe aufweisenden Poly- mer in homogener Phase umgesetzt werden kann.

Dabei können R, und R2 beispielsweise Cycloalkyl-, Cykloalkenyl-, Alkyl-, Aryl-oder Aralkyl-Reste mit bis zu 30 C-Atomen sein. In einer bevorzugten Ausführungsform beschreibt die vorliegende Erfindung ein Verfahren, in dem sich das Aktivierungsreagens von einer Verbindung der folgen- den Struktur (I') ableitet,

wobei R3 bis Rlo gleich oder unterschiedlich sein können und Wasserstoff, gerad- kettige oder verzweigtkettige Alkyl-, Aryl-, Cycloalkyl-, heterocyclische und Aralkyl-Reste mit bis zu 30 C-Atomen darstellen können, oder aber mehrere der R3 bis Rlo wiederum zu einem Carbo-oder Heterozyklus verbrückt sein können und so gewählt sind, daß das Aktivierungsreagens oder das Derivat des Aktivie- rungsreagens mit dem mindestens eine funktionelle Gruppe aufweisenden Poly- mer in homogener Phase umgesetzt werden kann.

Weiter beschreibt die vorliegende Erfindung ein Verfahren, in dem das Aktivie- rungsreagens folgende Struktur (II) aufweist, wobei R3 bis Rlo wie oben definiert sind.

In einer ebenfalls bevorzugten Ausführungsform beschreibt die vorliegende Er- findung ein Verfahren, in dem sich das Aktivierungsreagens von einer Verbindung

der Struktur (g), wie oben angegeben, ableitet, wobei R3 bis R ; o jeweils Wasser- stoff ist.

Die Verbindungen mit den Strukturen (I), (I') und (II) sind nach allen gängigen, aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren herstellbar. Ein solches Verfah- ren für ONB-Cl ist beispielsweise in P. Henklein et al., Z. Chem. 9 (1986), S. 329 f. angegeben.

Mit den wie oben beschriebenen Aktivierungsreagenzien oder Derivaten von Ak- tivierungsreagenzien können im Prinzip alle Polymere, die mindestens eine be- züglich der Aktivierungsreagenzien reaktive funktionelle Gruppe aufweisen, um- gesetzt werden.

Ganz allgemein werden im erfindungsgemäßen Verfahren Polymere eingesetzt, die als mindestens eine funktionelle Gruppe eine Gruppe aufweisen, die minde- stens eine nucleophile Einheit aufweist.

Als bevorzugte funktionelle Gruppen des mindestens eine funktionelle Gruppe aufweisenden Polymers sind u. a. OH-Gruppen, gegebenenfalls substituierte Amingruppen, SH-Gruppen, OS03H-Gruppen, S03H-Gruppen, OP03H2- Gruppen, OP03HRII-Gruppen, P03H2-Gruppen, P03HRII-Gruppen, COOH- Gruppen und Gemische aus zwei oder mehr davon zu nennen, wobei jeweils RI, so gewählt ist, daß das Aktivierungsreagens oder das Derivat des Aktivierungsrea- gens mit dem mindestens eine funktionelle Gruppe aufweisenden Polymer in ho- mogener oder/und heterogener Phase umgesetzt werden kann. Ebenso können die mindestens eine funktionelle Gruppe aufweisenden Polymere auch weitere polare Gruppen, wie beispielsweise-CN, enthalten.

Als das mindestens eine funktionelle Gruppe aufweisende Polymer können so- wohl natürliche als auch synthetische Polymere eingesetzt werden. Eventuelle Einschränkungen bei der Auswahl der Polymere ergeben sich nur dadurch, daß die

Umsetzung des Polymers im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens in ho- mogener Phase vorgenommen wird und aus dem späteren Verwendungszweck des derivatisierten Polymers.

Dabei fallen im Rahmen dieser Erfindung unter den Begriff"Polymer"selbstver- ständlich ebenso höhermolekulare Verbindungen, die in der Polymerchemie als "Oligomere"bezeichnet werden.

Ohne auf bestimmte Polymere beschränken zu wollen, seien als mögliche, minde- stens eine funktionelle Gruppe aufweisende Polymere u. a. genannt : -Polysaccharide, wie z. B. Cellulose, Amylose und Dextrane ; -Oligosaccharide wie z. B. Cyclodextrine ; -Chitosan ; -Polyvinylalkohol, Poly-Thr, Poly-Ser ; -Polyethylenimin, Polyallylamin, Polyvinylamin, Polyvinylimidazol, Poly- anilin, Polypyrrol, Poly-Lys ; -Poly (meth) acrylsäure (ester), Polyitaconsäure, Poly-Asp ; -Poly-Cys ; Ebenso sind nicht nur Homopolymere, sondern auch Copolymere und insbesonde- re Block-Copolymere und statistische Copolymere prinzipiell geeignet, um im vorliegenden Verfahren eingesetzt zu werden. Dabei sind sowohl Copolymere mit nicht-funktionalisierbaren Anteilen wie etwa Co-Styrol oder Co-Ethylen oder auch Copolymere wie etwa Co-Pyrrolidon zu nennen.

Werden die Polymere im erfindungsgemäßen Verfahren in homogener flüssiger Phase derivatisiert, so werden, um eine optimale Löslichkeit zu erreichen, vor- zugsweise gemischt-funktionale oder auch vorderivatisierte Polymere eingesetzt.

Als Beispiele hierfür sind etwa zu nennen : partiel oder vollständig alkylierte oder acylierte Cellulose ; -Polyvinylacetat/Polyvinylalkohol ;

-Polyvinylether/Polyvinylalkohol ; -N-Butylpolyvinylamin/Polyvinylamin.

Ebenso können auch Polymer/Copolymer-Gemische verwendet werden. Dabei können alle geeigneten Polymer/Copolymer-Gemische eingesetzt werden, bei- spielsweise Gemische aus den oben bereits genannten Polymeren und Copolyme- ren, wobei unter anderem hierbei etwa zu nennen ist : -Poly (acrylsäure)-Co-Vinylacetat ; -Polyvinylalkohol-co-Ethylen ; -Polyoxymethylen-co-Ethylen ; -modifizierte Polystyrole, wie z. B. Copolymere des Styrols mit (Meth) acrylsäure (ester) ; -Polyvinylpyrrolidon und dessen Copolymere mit Poly (meth) acrylaten.

Sämtliche dieser oben genannten Polymere, die einer Derivatisierung zugänglich sind, können selbstverständlich auch in underivatisierter Form in das erfindungs- gemäße Verfahren eingesetzt werden.

Wird, wie oben beschrieben, das mindestens eine funktionelle Gruppe aufweisen- de Polymer mit einem Aktivierungsreagens wie beispielsweise einer Verbindung der Struktur (II) umgesetzt, so kann, wie ebenfalls oben beschrieben, dieses Um- setzungsprodukt mit einem Derivatisierungsreagens umgesetzt werden.

Hierbei können prinzipiell alle Reagenzien, die mit dem aktivierten Polymer rea- gieren können und unmittelbar oder mittelbar zum gewünschten derivatisierten Polymer führen, verwendet werden. Unter anderem werden im erfindungsgemäßen Verfahren Verbindungen als Derivatisierungsreagenzien eingesetzt, die minde- stens eine nucleophile Gruppe aufweisen.

Beispielsweise werden Derivatisierungsreagenzien verwendet, die die allgemeine Zusammensetzung HY-Rz2 aufweisen. Dabei steht Y beispielsweise für O, NH,

NR) oder S, wobei R12 und R13 i. a. frei gewählt werden können. Beispielsweise stehen sie für einen, gegebenenfalls geeignet substituierten, Alkyl-oder Arylrest.

Daneben ist es auch möglich, das aktivierte Polymer mit nucleophilen chiralen Verbindungen umzusetzen. Als Beispiele für solche chiralen Nucleophile seien beispielsweise genannt : Borneol, (-)-Menthol, (-)-Ephedrin, a-Phenylethylamin, Adrenalin, Dopamin.

Eine weitere Möglichkeit ist es, im erfindungsgemäßen Verfahren das aktivierte Polymer mit einem aminogruppenhaltigen ein-oder mehrwertigen Alkohol bzw. Thiol umzusetzen. Wird das mindestens eine funktionelle Gruppe enthaltende Polymer beispielsweise mit ONB-Cl aktiviert, so reagiert der aminogruppenhalti- ge ein-oder mehrwertige Alkohol oder das aminogruppenhaltige ein-oder mehr- wertige Thiol selektiv mit der Aminogruppe. Die somit in das Polymer eingeführ- ten OH-oder SH-Gruppen lassen sich dann in einem weiteren Schritt wieder mit beispielsweise einem der oben beschriebenen Aktivierungsreagenzien aktivieren, wodurch Kettenverlängerungen und Verzweigungen, je nach Wertigkeit der ur- sprünglich eingesetzten Alkohole oder Thiole, ermöglicht werden.

In einer anderen, bereits oben beschriebenen Ausfiihrungsform des erfindungsge- mäßen Verfahrens wird das mindestens eine funktionelle Gruppe aufweisende Polymer mit einem aktivierten Derivatisierungsreagens umgesetzt, wobei letzteres aus der Umsetzung eines Aktivierungsreagens mit dem Derivatisierungsreagens erhalten wird.

Vorzugsweise werden im erfindungsgemäßen Verfahren aktivierte Derivate von Aminen, Alkoholen, Thiolen, Carbonsäuren, Sulfonsäuren, Sulfaten, Phosphaten oder Phosphonsäuren mit dem mindestens eine funktionelle Gruppe aufweisenden Polymer umgesetzt, wobei, wiederum in einer bevorzugten Ausführungsweise, die Verbindungen mit ONB-Cl aktiviert werden. Unter anderem weisen also diese aktivierten Derivatisierungsreagenzien, die mit dem mindestens eine funktionelle Gruppe aufweisenden Polymer umgesetzt wer- den können, die folgenden allgemeinen Strukturen (m) bis (IX) auf :

wobei R3 bis Rl o wie oben definiert sind und R14 bis R20 im allgemeinen keinen Beschränkungen unterliegen, beispielsweise auch Chiralität aufweisen können, und im erfindungsgemäßen Verfahren so gewählt werden, daß die Umsetzung mit dem mindestens eine funktionelle Gruppe aufweisenden Polymer in homogener Phase durchgeführt werden kann. Dabei werden die Substituenten R14 bis R20 in der Regel in Abhängigkeit von der gewünschten Wechselwirkung mit dem Sub- strat gewählt. Dabei können R14 bis Rzo gleich oder verschieden sein und Wasser- stoff, einen geradkettigen oder verzweigtkettigen Alkyl-, Aryl-oder Aralkylrest mit bis zu 30 C-Atomen oder entsprechende Heteroatome aufweisende Reste dar- stellen.

Ebenso können mehrwertige Amine, Alkohole, Thiole, Carbonsäuren, Sulfonsäu- ren, Sulfate, Phosphate oder Phosphonsäuren mit einem Aktivierungsreagens um-

gesetzt werden und dieses Umsetzungsprodukt mit dem mindestens eines funktio- nelle Gruppe aufweisenden Polymer umgesetzt werden, wobei hier insbesondere Polyole zu nennen sind.

Selbstverständlich ist es auch denkbar, Derivatisierungsreagenzien zu aktivieren und mit dem mindestens eine funktionelle Gruppe aufweisenden Polymer umzu- setzen, die zwei oder mehr verschiedene Arten der oben genannten funktionellen Gruppen aufweisen. Als Beispiel, unter anderem, sind hierbei etwa Aminoalko- hole zu nennen.

Solche mehrwertigen Derivatisierungsreagenzien können im Rahmen der vorlie- genden Erfindung selektiv partiell oder vollständig mit einem Aktivierungsreagens aktiviert und mit dem mindestens eine funktionelle Gruppe aufweisenden Polymer umgesetzt werden.

Die Umsetzung des mindestens eine funktionelle Gruppe aufweisenden Polymers mit einem aktivierten, mehrwertigen Derivatisierungsreagens kann im erfindungs- gemäßen Verfahren, neben der Tatsache, daß ein geeignetes Polymer gemäß (i) bereitgestellt wird, auch zur Polymervernetzung und weiter zur Polymerstabilisie- rung oder/und zur Polymerverzweigung verwendet werden.

Sowohl die Umsetzung des mindestens eine funktionelle Gruppe aufweisenden Polymers mit einem aktivierten Derivatisierungsreagens als auch die Umsetzung des mindestens eine funktionelle Gruppe aufweisenden Polymers mit einem Akti- vierungsreagens und anschließender Umsetzung des Produktes mit einem Deriva- tisierungsreagens nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ermöglicht es, Poly- merderivate herzustellen, die verschiedenste räumliche Anordnungen aufweisen und demzufolge für eine Vielzahl von Anwendungen, in denen diese räumliche Anordnung von entscheidender Bedeutung ist, verwendbar sind.

So lassen sich beispielsweise Anordnungen realisieren, die wie Hairy Rods, Kammpolymere, Netze, Körbe, Schalen, Röhren, Trichter oder Reußen aufgebaut sind.

In einer ebenfalls bevorzugten Ausführungsform beschreibt die vorliegende Erfin- dung ein Derivat der hier in Rede stehenden Art, das mindestens eine Rezeptor- gruppe aufweist, die eine für die Bindung eines biologischen oder synthetisch- chemischen Substrats maßgebliche Bindungseinheit aufweist.

Ein derartiges für biologische Substrate maßgeschneidertes Derivat weist dann entsprechende Rezeptorgruppen, die beispielsweise auch in der Natur vorkom- mende Strukturen oder für die Bindung verantwortliche Teile derartiger Struktu- ren aufweisen können, auf, die dann mit einem biologischen Substrat in Wechsel- wirkung treten können. Dabei sind hier insbesondere beispielsweise Enzym-, Aminosäure-, Peptid-, Zucker-, Aminozucker-, Zuckersäuren-sowie Oligosaccha- rid-Gruppen bzw. Derivate davon zu nennen. Essentiell für die obigen Rezeptor- gruppen ist ausschließlich, daß das in der Natur vorkommende Bindungsprinzip eines Rezeptors mit einem Substrat beibehalten wird, so daß mittels dieser Aus- führungsform beispielsweise synthetische Enzyme, bindende Domänen von Anti- körpern oder sonstige physiologische Epitope erhalten werden können. Unter an- derem wird hierbei im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Derivat eines min- destens drei funktionelle Gruppen aufweisenden Polymers, wie oben beschrieben, gewählt, bei dem mindestens eine Rezeptorgruppe ein Aminosäure-Rest oder ein Aminsäurederivat-Rest ist. Als Aminosäuren sind beispielsweise denkbar : -Aminosäuren mit aliphatischen Resten wie z. B. Glycin, Alanin, Valin, Leucin, Isoleucin ; -Aminosäuren mit einer aliphatischen Seitenkette, die eine oder mehrere Hy- droxylgruppen umfaßt, wie z. B. Serin, Threonin ; -Arninosäuren, die eine aromatische Seitenkette aufweisen, wie z. B. Phe- nylalanin, Tyrosin, Tryptophan ;

-Aminosäuren, die basische Seitenketten umfassen, wie z. B. Lysin, Arginin, Histidin ; -Aminosäuren, die saure Seitenketten aufweisen, wie z. B. Asparaginsäure, Glutaminsäure ; -Aminosäuren, die Amidseitenketten aufweisen, wie z. B. Asparagin, Gluta- min ; -Aminosäuren, die schwefelhaltige Seitenketten aufweisen, wie z. B. Cystein, Methionin ; -Modifizierte Aminosäuren, wie z. B. Hydroxyprolin, y-Carboxylglutamat, O- Phosphoserin ; -Derivate der genannten oder von gegebenenfalls weiteren Aminosäuren, beispielsweise an der oder gegebenenfalls den Carboxylgruppen mit bei- spielsweise Alkyl-oder Arylresten, die gegebenenfalls geeignet substituiert sein können, veresterte Aminosäuren.

Statt der Aminosäure ist auch die Verwendung eines oder mehrerer Di-oder Oli- gopeptide denkbar, wobei insbesondere Homopeptide, die nur aus gleichen Ami- nosäuren aufgebaut sind, zu nennen sind. Als Beispiel für ein Dipeptid ist bei- spielsweise Hippursäure zu nennen. Weiter können auch beta-, gamma-oder son- stige strukturisomeren Aminosäuren und davon abgeleitete Peptide wie z. B. Dep- sipeptide verwendet werden.

Ganz allgemein können als Aktivierungsreagenzien im erfindungsgemäßen Ver- fahren Verbindungen der allgemeinen Struktur (X) eingesetzt werde, die dadurch gekennzeichnet sind, daß Ro für ein Halogenatom oder einen Rest (X')

steht und Rl', R2' ; Rl''und R2"gleich oder unterschiedlich sind und Wasserstoff, geradkettige oder verzweigtkettige Alkyl-, Aryl-, Cycloalkyl-, heterocyclische oder Aralkylreste mit bis zu 30 C-Atomen darstellen oder entweder Rl'und R2' < oder Rl"und R2"oder sowohl Rl'und R2'als auch Rl"und R2"zu mindestens ei- nem Carbocyclus oder zu mindestens einem Heterocyclus oder zu mindestens ei- nem Carbocyclus und zu mindestens einem Heterocyclus verknüpft sind. Insbe- sondere sind hierbei beispielhaft Verbindungen, die die folgenden Strukturen (Xi) bis (X39) umfassen, zu nennen :

wobei R"'für Wasserstoff oder für einen geradkettigen oder verzweigtkettigen, gegebenenfalls substituierten Alkyl-, Aryl-oder Aralkylrest mit bis zu 30 C- Atomen steht.

Die Vernetzung gemäß (iii) kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung bei- spielsweise dadurch erreicht werden, daß zwei oder mehr Stränge von derivati- siertem oder underivatisiertem Polymer direkt miteinander reagieren. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß die durch Derivatisierung eingeführ- ten Gruppen so beschaffen sind, daß zwischen diesen Gruppen kovalente und/oder nicht-kovalente Bindungen geknüpft werden können. Ganz allgemein ist es denk- bar, daß diese kovalenten und/oder nicht-kovalenten Bindungen zwischen Grup- pen ausgebildet werden, die an einem Polymerstrang hängen, und/oder zwischen Gruppen ausgebildet werden, die an zwei oder mehr Polymersträngen hängen, so daß durch die Vernetzung zwei oder mehr Polymerstränge über eine oder mehrere Stellen miteinander verknüpft sein können.

Selbstverständlich kann auch die Bindung des mindestens einen Polymers an das Trägermaterial über funktionelle Gruppen erfolgen, die im Polymer selbst vorhan- den sind oder durch geeignete Derivatisierung, wie oben beschrieben, in das Po- lymer eingeführt wurden.

Ebenso ist es auch denkbar, zur Vernetzung ein oder mehrere geeignete Vermet- zungsreagenzien einzusetzen, mit denen, wie vorstehend beschrieben, in kovalen- ter und/oder nicht-kovalenter Weise Gruppen innerhalb eines Polymerstrangs und/oder Gruppen, die an mehreren Strängen von gegebenenfalls unterschiedli- chen, gegebenenfalls derivatisierten Polymeren hängen, vernetzt werden können.

Hierbei ist es unter anderem möglich, bereits bei der Auswahl des mindestens ei- nen Polymers dessen Beschaffenheit auf die spätere Vernetzung hin zu konzipie- ren. Weiter ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere möglich, bereits bei der Derivatisierung das Derivatisierungsreagenz hinsichtlich seiner chemischen Beschaffenheit unter anderem im Hinblick auf die spätere Vernetzung zu konzipieren. Insbesondere kann das Derivatisierungsreagens Gruppen enthal- ten, die für die kovalente und/oder nicht-kovalente Vernetzung selektiv sind.

Als Vernetzungsreagenzien kommen prinzipiell alle geeigneten, aus dem Stand der Technik bekannten Verbindungen in Betracht. Demgemäß kann die Vernet- zung beispielsweise in kovalent-reversibler Weise, in kovalent-irreversibler Weise oder in nicht-kovalenter Weise erfolgen, wobei bei Vernetzung in nicht-kovalenter Weise beispielsweise Vernetzungen über ionische Wechselwirkung oder über Charge-Transfer-Wechselwirkung zu nennen sind. Derartige Vernetzungsverfah- ren bzw.-reagenzien sind u. a. in Han, K. K., et al., Int. J. Biochem., 16,129 (1984), Ji, T. H., et al., Meth. Enzymol., 91,580 (1983) und Means, G. and Fee- ney, R. E., Bioconj. Chem., 1,2 (1990) beschrieben.

Bezüglich der nicht-kovalenten Vernetzung seien als Beispiel etwa die Vernet- zung durch Verschiebung des pH-Wertes genannt, wenn mindestens eine basische

und mindestens eine saure Gruppe miteinander vernetzt werden. Ebenso kann bei- spielsweise eine nicht-kovalenten Vernetzung erfolgen, wenn im Falle, daß zwei basische Gruppen von beispielsweise Polyallylamin miteinander vernetzt werden, eine zweiwertige Säure wie beispielsweise Glutarsäure zugegeben wird, oder im Falle, daß zwei sauere Gruppen von beispielsweise Polyacrylsäure miteinander vernetzt werden sollen, eine zweiwertige Base wie beispielsweise Ethylendiamin zugegeben wird. Ebenso beispielhaft kann eine nicht-kovalente Vernetzung durch komplexbildende Metallionen oder durch Metallkomplexe mit freien Koordinati- onsstellen ausgebildet werden. Bevorzugt ist die nicht-kovalente Vernetzung re- versibel und kann daher in einer bevorzugten Verwendung der erfindungsgemäß hergestellten polymeren Netzwerke für schnelle systematische Wechselwirkungs- studien eingesetzt werden. Ganz allgemein kann bezüglich der nicht-kovalenten Vernetzung auf sämtliche möglichen Wechselwirkungen verwiesen werden, die bereits oben hinsichtlich der Wechselwirkung zwischen Templat und polymerer Struktur dargestellt wurden.

Bezüglich der kovalent-reversiblen Fixierung sind unter anderem beispielhaft die Bindung über Disulfidbrücken oder über labile Ester oder Imine wie beispielswei- se Schiffsche Basen oder Enamine genannt.

Die Kettenlänge der Vernetzungsreagenzien ist im allgemeinen beliebig und den Erfordernissen des jeweiligen Verfahrens anpaßbar. Bevorzugt liegt die Ketten- länge bei Vernetzungsreagenzien, die eine Kohlenstoffkette aufweisen, im Bereich von 2 bis 24 C-Atomen, besonders bevorzugt im Bereich von 2 bis 12 C-Atomen und besonders bevorzugt im Bereich von 2 bis 8 C-Atomen.

Als Vernetzungsreagenzien, die zu kovalent-irreversibler Vernetzung führen kön- nen, sind unter anderem zwei-oder mehrfach funktionelle Verbindungen wie bei- spielsweise Diole, Diamine oder Dicarbonsäuren zu nennen. Dabei werden bei- spielsweise zweiwertigen Vernetzer mit dem aktivierten Polymerderivat umge- setzt oder das mindestens zweiwertige aktivierte Vernetzungsreagens mit dem nicht-aktivierten Polymerderivat. Eine kovalent-reversible Vernetzung kann bei- spielsweise durch Knüpfen einer Schwefel-Schwefel-Bindung zu einer Disulfid- brücke zwischen zwei an einem oder zwei Polymersträngen hängenden Gruppen oder durch Bildung einer Schiffschen Base realisiert werden. Eine Vernetzung über ionische Wechselwirkung kann beispielsweise über zwei Reste zustande- kommen, von denen der eine als Struktureinheit ein quartäres Ammoniumion und der andere als Struktureinheit beispielsweise -COO-oder-Sp3- aufweist. Eine Vernetzung über Wasserstoffbrücken kann beispielsweise zwischen zwei komplementären Basenpaaren ausgebildet werden, beispielsweise über fol- gende Struktur :

Ganz allgemein können nicht-kovalent zu vemetzende Polymere bezüglich der Vemetzungsstellen komplementär aufgebaut sein, wobei zueinander komplemen- täre Struktureinheiten beispielsweise Säure/Triamin oder Uracil/Melamin sind.

Ebenso kann bei einer nicht-kovalenten Vernetzung das Vemetzungsreagenz komplementär zu den Vemetzungsstellen am Polymerstrang sein. Als Beispiel hierfür wären etwa eine Amingruppe am Polymerstrang und eine Dicarbonsäure als Vemetzungsreagens zu nennen.

Ist es Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahren erforderlich, daß hinsichtlich eines Vemetzungsschrittes mindestens eine der funktionellen Gruppen, die an der Vemetzung beteiligt sind, zu aktivieren, so ist dies im wesentlichen nach allen Verfahren, die aus dem Stand der Technik bekannt sind, denkbar. Insbesondere

kann die Aktivierung einer funktionellen Gruppe gemäß einem Verfahren erfol- gen, wie es obenstehend bei der Aktivierung und Derivatisierung von Polymeren ausführlich beschrieben ist.

Erfolgt im erfindungsgemäßen Verfahren die Vemetzung über den Einsatz minde- stens einen Vemetzungsreagenz, so kann dieses Vemetzungsreagenz insbesondere eine Kondensationsverbindung sein, die durch Umsetzung mindestens einer funk- tionellen Gruppe einer mindestens zwei funktionelle Gruppen aufweisenden ersten niedermolekularen Verbindung mit mindestens einer funktionellen Gruppe minde- stens einer weiteren, mindestens zwei funktionelle Gruppen aufweisenden zweiten niedermolekularen Verbindung, die gleich der ersten oder verschieden von der ersten niedermolekularen Verbindung sein kann, unter Erhalt einer Kondensati- onsverbindung hergestellt wird, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß mindestens eine der an dieser Umsetzung beteiligten funktionellen Gruppen vor der Umsetzung durch Reaktion mit einer Verbindung Struktur (X) wie oben definiert, aktiviert wurde Als (aktivierte) Vemetzungsreagenzien sind im folgenden beispielhaft Verbindun- gen der folgenden Strukturen (XIz) bis (XII7) genannt : Als Beispiel für ein erfindungsgemäß zu verwendendes Vernetzungsreagenz sei im folgenden ein dimerer Vemetzer aufgeführt, der nach dem oben beschriebenen Verfahren aus Phenylalanin und Leucin hergestellt wird : Phenylalanin Leucin Dimer Phe-Leu-Vernetzer

Als Beispiele für den Aufbau einer als Vemetzungsreagenz zu verwendenden Kondensationsverbindung nach dem erfindungsgemäßen Verfahrens seien folgen- de Reaktionswege (A) und (B) aufgeführt, in denen der Rest BNO die folgende Struktureinheit (XII) repräsentiert : Reaktionsweg (A) : Reaktionsweg (B) : Über dieses Verfahren, in dem aktivierte oder nicht-aktivierte Vemetzungsreagen- zien hergestellt werden können, ist es natürlich auch möglich, gezielt Polymere herzustellen, die in das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt und deren Kon- formation an mindestens eine Templatverbindung angepaßt werden kann. Hierbei ist es denkbar, daß durch dieses Verfahren, in dem eine Kondensationsverbindung

aufgebaut wird, ein Polymer hergestellt wird, das nach dem bereits oben beschrie- benen Verfahren derivatisiert wird. Ebenso ist es auch möglich, ein bereits deri- vatisiertes Polymer herzustellen.

Ganz allgemein können bei kovalenter Vemetzung unter anderem Ester-, Amid-, Carbonat-, Hydrazid-, Urethan-oder Hamstoffbindungen oder thioanaloge oder stickstoffhomologe Bindungen gebildet werden.

In einer bevorzugten Ausführungsfomm des erfindungsgemäßen Verfahrens wird gemäß (ii) die Konformation mindestens eines der Polymere in Anwesenheit min- destens einer der Templatverbindungen angepaßt.

Demgemäß betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren, wie oben beschrie- ben, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpassung gemäß (ii) in Anwesenheit min- destens einer der Templatverbindungen durchgeführt wird.

Hierbei ist es unter anderem denkbar, das mindestens eine Polymer in einem oder mehreren geeigneten Lösungsmitteln zu lösen oder zu suspendieren und mit der mindestens einen Templatverbindung zusammenzugeben.

Dabei ist unter anderem denkbar, das mindestens eine Polymer einer Lösung zu- zugeben, in der die mindestens eine Templatverbindung gelöst in mindestens ei- nem Lösungsmittel vorliegt, wobei die Templatverbindung auch in suspendierter Form vorliegen kann. Als Templatverbindung, die in suspendierter Form vorlie- gen kann, seien etwa Micropartikel genannt.

Unter anderem ist es weiter denkbar, die mindestens eine Templatverbindung ei- ner Lösung zuzugeben, in der das mindestens eine Polymer in gelöster oder sus- pendierter Form in mindestens einem Lösungsmittel vorliegt.

Selbstverständlich können auch zwei oder mehr Lösungen zusammengegeben werden, wobei in mindestens einer Lösung das mindestens eine Polymer in gelö- ster oder suspendierter Form und in mindestens einer weiteren Lösung die minde- stens eine Templatverbindung in gelöster oder suspendierter Form vorliegt.

Sollten zwei oder mehr voneinander verschiedene Polymere und/oder zwei oder mehr verschiedene Templatverbindungen eingesetzt werden, so kann jedes Poly- mer und/oder jede Templatverbindung in einem oder mehreren geeigneten Lö- sungsmitteln separat gelöst oder suspendiert werden und die einzelnen Lösungen und/oder Suspensionen zusammengegeben werden.

In diesem Zusammenhang sind auch Ausfiihrungsformen denkbar, in denen eine Lösung eingesetzt wird, die zwei oder mehr Lösungsmittel aufweist, in denen das mindestens eine Polymer und/oder die mindestens eine Templatverbindung so- wohl in gelöster als auch in suspendierter Form vorliegt.

Selbstverständlich kann auch von einer Templatverbindung ausgegangen werden, die bereits an mindestens einem Polymer gebunden vorliegt, beispielsweise in Form eines Komplexes oder kovalent, bevorzugt kovalent-reversibel gebunden. Dabei kann das Polymer, an das die Templatverbindung gebunden ist, ein Polymer sein, dessen Konformation im weiteren Verfahren an diese oder eine andere Tem- platverbindung angepaßt wird. Ebenso ist es denkbar, daß über dieses Polymer die Templatverbindung in das Verfahren eingebracht wird, die Konformation des Po- lymers jedoch im weiteren nicht an diese oder eine andere Templatverbindung angepaßt wird, wobei das Polymer im polymeren Netzwerk verbleibt oder durch ein geeignetes Verfahren aus dem polymeren Netzwerk entfernt wird.

In einer Ausfiihrungsform des erfindungsgemäßen Verfahren wird mindestens eine Konformation des mindestens einen Polymers, die sich in der Lösung oder in der Suspension oder in Lösung und Suspension in Anwesenheit der mindestens

einen Templatverbindung ausbildet, durch Vernetzung fixiert. Bezüglich der Ver- netzung sind sämtliche geeignete Methoden denkbar.

In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden zu der Lö- sung oder der Suspension oder der Lösung und Suspension ein oder mehrere Ver- netzungsreagenzien zugegeben.

In einer weiteren Ausfiihrungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Vemetzung derart durchgeführt, daß zwischen mindestens einer funktionellen Gruppe mindestens eines Polymers und einer oder mehreren funktionellen Grup- pen mindestens eines weiteren Polymers eine oder mehrere kovalente oder nicht- kovalente oder kovalente und nicht-kovalente Bindungen gebildet werden. In die- sem Fall sind die Reaktionsbedingungen vorzugsweise so zu wählen, daß zuerst die Konformation mindestens eines der Polymere an mindestens eine der Tem- platverbindungen angepaßt wird und anschließend durch spezielle Wahl der Re- aktionsbedingungen die erhaltene Vorzugskonformation durch Vernetzung fixiert wird.

Die funktionellen Gruppen der jeweiligen Polymere, zwischen denen die Bindun- gen ausgebildet werden, können hierbei im jeweiligen Polymerstrang selbst vor- liegen. Ebenso ist es auch denkbar, daß mindestens eine der beteiligten funktio- nellen Gruppen Bestandteil einer oder mehrerer Seitenketten des jeweiligen Poly- mers ist. Ebenso kann auch mindestens eine Seitenkette mindestens eines der be- teiligten Polymere zwei oder mehr funktionelle Gruppen aufweisen, die zur Aus- bildung der kovalenten oder nicht-kovalenten Bindungen befähigt sind.

Selbstverständlich sind auch Verfahrensführungen denkbar, bei denen zwei oder mehr funktionelle Gruppen der beteiligten Polymere, die gleich oder verschieden voneinander sein können, unter Ausbildung mindestens einer kovalenten oder nicht-kovalenten Bindung direkt intra-oder intermolekular miteinander reagieren und zwei oder mehr funktionelle Gruppen der beteiligten Polymere, die ebenfalls

gleich oder verschieden voneinander sein können, über mindestens ein Vemet- zungsreagenz intra-oder intermolekular vemetzt werden.

Selbstverständlich umfaßt die vorliegende Erfindung auch Ausfiihrungsformen, in denen beispielsweise mindestens zwei gleichartige oder verschiedenartige Vemet- zungsreagenzien zuerst miteinander unter Ausbildung mindestens einer kovalen- ten oder/und nicht-kovalenten Bindung und unter Erhalt eines neuen Vemetzungs- reagenzes reagieren. Das gebildete neue Vemetzungsreagenz kann dann entweder mit zunächst mindestens einer funktionellen Gruppe mindestens eines Polymers und anschließend mit mindestens einer weiteren funktionellen Gruppe mindestens eines weiteren Polymers reagieren. Ebenso können diese Reaktionen des neuen Vernetzungsreagenzes auch gleichzeitig ablaufen. Selbstverständlich umfaßt die vorliegende Erfindung auch Ausführungsfbrmen, in denen die Anpassung gemäß (ii) über die Fixierung gemäß (iii) erfolgt, so daß in diesem Fall (ii) und (iii) als mindestens ein gemeinsamer Schritt zu sehen sind.

Die Vernetzung über die Reaktionen zwischen zwei oder mehr funktionellen Gruppen mit oder ohne Vemetzungsreagenz können selbstverständlich sowohl intra-als auch intermolekular erfolgen. Demgemäß umfaßt die vorliegende Erfin- dung auch Ausfiihrungsformen, in denen ausschließlich intramolekulare oder aus- schließlich intermolekulare Vemetzungen stattfinden. Weiter umfaßt die vorlie- gende Erfindung auch Verfahren, in denen sowohl intra-als auch intermolekular vernetzt wird, wobei im Fall, daß zwei oder mehr verschiedenartige Polymere eingesetzt werden, die intermolekularen Vemetzungen ausschließlich zwischen gleichartigen oder ausschließlich zwischen verschiedenartigen oder sowohl zwi- schen gleich-als auch verschiedenartigen Polymeren stattfinden.

In einer ebenfalls bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfah- rens findet die Anpassung der Konformation des mindestens einen Polymers und die Fixierung der erhaltenen, mindestens einen Vorzugskonformation nebeneinan- der statt.

Dies ist beispielsweise derart realisierbar, daß das mindestens eine Vemetzungs- reagenz zusammen mit der mindestens einen Templatverbindung in Kontakt mit dem mindestens einen Polymer gebracht wird.

Wird die Vemetzung ohne Vernetzungsreagenzien durchgeführt, so ist es bei- spielsweise denkbar, die Reaktionsbedingungen so zu wählen, daß die Anpassung der Konformation mindestens eines der Polymere und die Vernetzung nebenein- ander stattfinden.

Ganz allgemein ist es denkbar, daß mindestens eines der eingesetzten Vernet- zungsreagenzien mindestens eine funktionelle Gruppe aufweist, die nicht zur Ausbildung der kovalenten oder nicht-kovalenten Bindungen, die zur Vemetzung der Polymere führen, benutzt wird. Bezüglich dieser mindestens einen funktio- nelle Gruppe ist es wiederum denkbar, daß diese mit mindestens einer der Tem- platverbindungen wechselwirkt. Damit umfaßt das erfindungsgemäße Verfahren demzufolge auch Ausfiihrungsformen, in denen neben mindestens einem Polymer auch mindestens ein Vernetzungsreagenz mit mindestens einer Templatverbin- dung wechselwirkt. Demnach ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch möglich, die Konformation mindestens eines der Polymere dadurch an die minde- stens eine Templatverbindung anzupassen, daß sowohl das Polymer als auch das Vemetzungsreagenz, das das Polymer mit einem weiteren Polymer intermolekular oder das das Polymer intramolekular vemetzt, mit der mindestens einen Templat- verbindung wechselwirkt.

Die gemäß (ii) erhaltene und gemäß (iii) fixierte Vorzugskonformation kann also auch durch das Vemetzungsreagenz beeinflußt werden, wobei unter anderem auch Ausfiihrungsformen denkbar sind, gemäß denen eine Vorzugskonformation derart aufgebaut wird, daß Vemetzungsreagenz, Polymer und Templatverbindung vor der Fixierung in Wechselwirkung miteinander treten.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird hierbei so vorgegangen, daß zunächst bei tiefer Temperatur, bevorzugt im Bereich von 0 bis-70 °C, Vernetzungsreagenz, Polymer und Templatverbindung zusam- mengegeben werden, so daß die Wechselwirkungen ausgebildet werden, die Fixie- rung durch Vernetzung jedoch weitgehend unterbunden wird. In einem weiteren Schritt wird dann die Temperatur derart erhöht, daß die Fixierung stattfindet.

Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es darüber hinaus auch denk- bar, daß die Vorzugskonformation gemäß (ii) nur aus Wechselwirkung mindestens eines der Vemetzungsreagenzien mit der mindestens einen Templatverbindung resultiert. Denkbar ist es demzufolge unter anderem, daß mindestens ein Vernet- zungsreagenz zunächst mit mindestens einem Polymer unter Ausbildung minde- stens einer kovalenten oder nicht-kovalenten Bindung reagiert, und gleichzeitig oder danach mit mindestens einer der Templatverbindungen in Wechselwirkung tritt, wodurch sich eine Vorzugskonformation des Reaktionsproduktes aus Vemet- zungsreagenz und Polymer ausbildet, und diese Vorzugskonformation durch Re- aktion des Reaktionsproduktes aus Vemetzungsreagenz und Polymer mit einem weiteren Polymer oder durch intramolekulare Vemetzung fixiert wird.

Daher beschreibt die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren, wie oben be- schrieben, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Vorzugskonformation gemäß (ii) durch Wechselwirkung mindestens eines Vernetzungsreagenzes mit minde- stens einer Templatverbindung beeinflußt wird.

Natürlich ist es auch denkbar, daß die Vorzugskonformation dadurch entsteht, daß durch die Reaktion zweier oder mehr funktioneller Gruppen, die Bestandteile ei- ner oder mehrerer Seitengruppen eines oder mehrerer Polymere sein können, eine Struktur entsteht, die mit mindestens einer Templatverbindung derart wechsel- wirkt, daß eine Vorzugskonformation entsteht, die durch Vemetzung mit minde- stens einem Vemetzungsreagenz oder durch Reaktion von mindestens zwei funk-

tionellen Gruppen des mindestens einen Polymers, das die Vorzugskonformation aufweist, fixiert wird.

In einer weiter bevorzugten Ausführungsform erfolgt im Rahmen des erfindungs- gemäßen Verfahrens die Anpassung der Konformation gemäß (ii) in zwei oder mehr Schritten.

Demgemäß betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren, wie oben be- schrieben, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpassung der Konformation des mindestens einen Polymers in mindestens zwei Schritten erfolgt.

Unter anderem ist es diesbezüglich beispielsweise denkbar, in einem ersten Schritt mindestens ein Polymer mit mindestens einer Templatverbindung nach einem Verfahren, wie oben ausführlich beschrieben, in Kontakt zu bringen und die Kon- formation des mindestens einen Polymers dadurch zu verformen. In einem zwei- ten Schritt kann dann beispielsweise mindestens eine weitere Templatverbindung, die beispielsweise von der mindestens einen, im ersten Schritt zugegebenen Tem- platverbindung verschieden ist, zugegeben werden. Dadurch ist es möglich, die Konformation des mindestens einen Polymers auch an die mindestens zweite Templatverbindung anzupassen.

Ebenso ist es denkbar, daß mindestens zwei voneinander verschiedene Polymere eingesetzt werden und durch Zugabe der mindestens einen Templatverbindung in einem ersten Schritt die Konformation eines Polymeren an die mindestens eine erste, durch Zugabe mindestens einer weiteren Templatverbindung in einem zweiten Schritt die Konfiguration des anderen Polymers an die mindestens eine weitere Templatverbindung angepaßt wird.

Ebenso ist es möglich, mehr als zwei voneinander verschiedene Polymere einzu- setzen und in jeweils einem Schritt die Konformation eines Polymeren an die

mindestens eine, in jeweils einem Schritt zugegebene Templatverbindung anzu- passen.

Unter anderem denkbar ist es in diesem Zusammenhang, mehrere voneinander verschiedene Polymere einzusetzen und durch gezielte Wahl der Reaktionsbedin- gungen in einem Schritt die Konformation eines ersten Polymers an eine Templat- verbindung anzupassen und in einem weiteren Schritt bei geänderten Reaktions- bedingungen die Konformation eines vom ersten verschiedenen Polymers an die gleiche Templatverbindung anzupassen. Dabei kann sowohl im ersten Schritt als auch im zweiten Schritt die Templatverbindung jeweils zugegeben werden. Denk- bar ist aber auch, bereits im ersten Schritt soviel an Templatverbindung zuzuge- ben, daß für die Anpassung der Polymerkonformation in einem der folgenden Schritte keine Templatverbindung mehr zugegeben werden muß. Selbstverständ- lich umfaßt die vorliegende Erfindung auch eine Ausführungsform des Verfah- rens, in dem sich in einem Schritt durch die Verformung die Reaktionsbedingun- gen von selbst dergestalt ändern, daß die Anpassung der Konformation des glei- chen oder eines weiteren Polymers an die Templatverbindung ohne Beeinflussung der Reaktionsbedingungen von außen erfolgt. Unter anderem ist hier beispielswei- se an Temperaturänderung oder/und Änderung der Viskosität im System zu den- ken. Ebenfalls ist es möglich, daß sich durch die Anpassung der Konformation in einem Schritt der Aggregatzustand eines der Reaktionspartner ändert. So ist es denkbar, daß durch Templatzugabe und Änderung der Konformation ein Polymer, das gelöst vorlag, als Feststoff in den suspendierten Zustand übergeht. Ebenso kann ein suspendiertes Polymer in Lösung gehen.

In einer bevorzugten Ausfiihrungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in mindestens einem Schritt die Konformation des mindestens einen Polymers, die aus der Anpassung resultiert, durch Vemetzung fixiert. Daher beschreibt die vor- liegende Erfindung auch ein Verfahren, wie oben beschrieben, dadurch gekenn- zeichnet, daß die Anpassung der Konformation gemäß (ii) in mindestens zwei

Schritten erfolgt und die Konformation mindestens einmal durch Vernetzung fi- xiert wird.

Unter anderem ist es hierbei denkbar, daß in einem Schritt die Konformation min- destens eines Polymers, wie oben beschrieben, angepaßt wird und diese minde- stens eine Konformation durch Vemetzung, wie oben beschrieben, fixiert wird. In einem weiteren Schritt wird mindestens eine Konformation des gleichen oder ei- nes anderen Polymers an mindestens eine Templatverbindung angepaßt, wobei diese mindestens eine Templatverbindung gleich oder verschieden von der im ersten Schritt eingesetzten sein kann. Die Vorzugskonformation, die in diesem weiteren Schritt erhalten wird, kann entweder durch Vernetzung fixiert oder auch nicht fixiert werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mindestens die Vorzugskonformation, die aus dem letzten Anpassungsschritt re- sultiert, durch Vernetzung fixiert. In einer weiter bevorzugten Ausführungsform werden gegebenenfalls vorhandene funktionelle Gruppen, die beispielsweise an der Außenseite des polymeren Netzwerkes liegen, mit mindestens einem Endcap- ping-Reagenz umgesetzt. Als Endcapping-Gruppe kann prinzipiell jede Gruppe gewählt werden, die eine funktionelle Gruppe inert oder weitestgehend inert gegen bestimmte Wechselwirkungen macht. Als Endcapping-Gruppe kann dabei jede geeignete Gruppe gemäß dem Stand der Technik verwendet werden. Je nach Sub- strat ist es beispielsweise denkbar, daß als Endcapping-Gruppe eine Gruppe ge- wählt wird, die kein H-Donor ist. Bevorzugt wird dabei besonders bevorzugt

eingesetzt. Weiter bevorzugt werden sterisch anspruchsvolle Endcapping-Gruppen wie beispielsweise ein t-Butyl-Rest oder ein gegebenenfalls geeignet substituierter Benzylrest.

Durch das Endcapping-Verfahren oder durch eine andere geeignete nachträgliche Umsetzung ist es ganz allgemein möglich, zusätzliche, in der Regel unspezifische Wechselwirkungsstellen in das polymere Netzwerk einzuführen.

Ebenfalls bevorzugt ist ein Verfahren, in dem im Falle, daß die Anpassung in zwei oder mehr Schritten durchgeführt wird, nach jedem Schritt die aus diesem Schritt erhaltene Vorzugskonformation durch Vemetzung fixiert wird.

Daher betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren, wie oben beschrie- ben, dadurch gekennzeichnet, daß nach jedem Schritt die aus diesem Schritt er- haltene Vorzugskonformation durch Vernetzung fixiert wird.

Bezüglich der Vorgehensweise kann auf die Anpassung und Vernetzung, wie sie oben beschrieben sind, verwiesen werden. Insbesondere ist es denkbar, bei einem Schritt die Anpassung und Vemetzung nacheinander oder gleichzeitig, wie dies ebenfalls oben beschrieben ist, durchzuführen.

Selbstverständlich ist es im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens auch denkbar, daß in einem oder auch mehreren Schritten, in denen die Konformation mindestens eines Polymers an mindestens eine Templatverbindung angepaßt wird, mindestens eine der Templatverbindungen nicht anwesend ist.

Daher betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren, wie oben beschrie- ben, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Schritt in Abwesenheit der min- destens einen Templatverbindung durchgeführt wird.

So ist es unter anderem denkbar, daß durch intramolekulare Vemetzung eines Po- lymers oder zwei oder mehr verschiedener Polymere oder durch intermolekulare Vemetzung eines Polymers oder zwei oder mehr verschiedener Polymere die Kon- formation derart beeinflußt wird, daß die aus Vemetzung resultierende Vorzugs- konformation an eine oder mehrere Templatverbindung angepaßt ist. Insbesondere ist hierbei denkbar, daß die chemische Struktur der Polymere und/oder die spezifi- sche Art des mindestens einen Vernetzungsreagenzes derart ausgewählt werden, daß die mindestens eine Vorzugskonformation, die aus der Vernetzung resultiert, an mindestens eine Templatverbindung angepaßt ist.

Weiter ist es diesbezüglich auch denkbar, daß in einem oder mehreren Schritten die Konformation in Abwesenheit der mindestens einen Templatverbindung ohne Vemetzung angepaßt wird. Hierbei ist es unter anderem denkbar, daß in einem ersten Schritt durch Zugabe von mindestens einem Vernetzungsreagenz die Kon- formation beeinflußt wird, ohne daß eine Vernetzung stattfindet, wobei hier auch die Fälle umfaßt sind, in denen beispielsweise ein Vemetzungsreagenz zwar mit einem oder mehreren Polymeren reagiert, die Vorzugskonformation aber noch nicht fixiert ist.

In einer bevorzugten Ausführungsfomm wird das erfindungsgemäße Verfahren derart durchgeführt, daß die mindestens eine Vorzugskonformation, die aus jedem Schritt erhalten, gleichgültig, ob die Anpassung in An-oder Abwesenheit der mindestens einen Templatverbindung erfolgt, durch Vemetzung fixiert wird.

Hinsichtlich der Ausfiihrungsform, bei der in einem oder mehr Schritten, in der eine Anpassung erfolgt, die mindestens eine Templatverbindung nicht anwesend ist, ist es unter anderem denkbar, die mindestens eine Konformation des minde- stens einen Polymers schrittweise an die mindestens eine Templatverbindung an- zupassen. In einem ersten Schritt kann dabei beispielsweise eine Konformation fixiert werden, die an die mindestens eine Templatverbindung nur grob angepaßt ist. In einem weiteren Schritt kann die im ersten Schritt fixierte Konformation

erneut beeinflußt und die erhaltene Konformation fixiert werden, die an die min- destens eine Templatverbindung nun besser angepaßt ist als die im ersten Schritt fixiert Konformation. Dies Verfahren kann solange fortgeführt werden, bis die Konformation der gewünschten Vorzugskonformation entspricht.

Für diese schrittweise Anpassung der Konformation können sämtliche geeigneten Verfahren eingesetzt werden.

Als Beispiel für eine schrittweise Anpassung sei unter anderem die Möglichkeit erwähnt, bei einem bestimmten Schritt einen oder mehr Vemetzer einzusetzen, dessen oder deren Kettenlänge kürzer ist als die der Vemetzer des vorausgehenden Schrittes. Auf diese Art und Weise kann beispielsweise eine aus Vernetzung re- sultierende Konformation in Form einer zwei-oder dreidimensionalen Pore schrittweise enger gezogen werden. Selbstverständlich umfaßt die vorliegende Erfindung auch Ausführungsfommen des Verfahrens, bei denen in irgendzwei oder mehr Schritten die gleichen Vemetzer eingesetzt werden, wobei diese Vernetzer bei unterschiedlichen Schritten beispielsweise jeweils unterschiedliche Polymere vemetzen, an verschiedenen Stellen eines Polymers unterschiedliche intramole- kulare Vemetzungen bewirken oder in einem Schritt eine intra-, in einem anderen Schritt eine intermolekulare Vernetzung bewirken.

Selbstverständlich ist es auch denkbar, statt der Kettenlänge oder zusätzlich zur Kettenlänge die chemische Struktur der Vernetzer zu ändern, so daß in verschie- denen Schritten jeweils verschiedene Polymere vernetzt werden können oder/und Polymere jeweils an verschiedenen Stellen intra-oder/und intermolekular mitein- ander vernetzt werden können. Weiter umfaßt die vorliegende Erfindung auch Ausfiihrungsformen, in denen in einem ersten Schritt vernetzt wird und irgendei- nem weiteren Schritt eine Vemetzung stattfindet, die dadurch realisiert wird, daß das mindestens eine Vernetzungsreagenz, durch das im weiteren Schritt vernetzt wird, bei der Vemetzung beispielsweise mit mindestens einer funktionellen Grup- pe reagiert, die durch die Vemetzung in ersten Schritt entstehen oder durch min-

destens eines der Vemetzungsreagenzien, die im ersten Schritt eingesetzt werden, in die polymere Struktur, die aus dem ersten Vemetzungsschritt erhalten wurde, eingebracht werden.

Ganz allgemein können bei einer schrittweisen Anpassung bei jedem Schritt die Art des mindestens einen Vemetzungsreagenzes, die Konzentration mindestens eines der Vernetzungsreagenzien variiert werden. Ebenso ist es auch denkbar, stattdessen oder/und zusätzlich die Reaktionsbedingungen wie Art des oder der Lösungsmittel, Druck, Temperatur, pH-Wert der Lösung oder/und der Suspension, in der die Vemetzung stattfindet oder ein oder mehrere weitere geeignete Para- meter zu variieren.

Erfolgt die Anpassung und/oder die Fixierung in mehreren Schritten, so ist der Vernetzungsgrad, der pro Vernetzungsschritt erfolgt, im wesentlichen beliebig. In einer bevorzugten Ausfiihrungsform liegt der Vemetzungsgrad pro Schritt im Be- reich von 2 bis 5 %, wobei ein Gesamtvemetzungsgrad von bevorzugt 8 bis 30 % erreicht wird. Die Prozentangaben bezüglich eines Schrittes sind hierbei jeweils bezogen auf die Anzahl der Monomereinheiten einer Polymerkette, die nur mit einer weiteren Polymerkette vemetzt ist. Die Prozentangabe bezüglich des Ge- samtvemetzungsgrades ist bezogen auf die Gesamtheit aller Monomereinheiten im polymeren Netzwerk. Für den Vemetzungsgrad einer Polymerkette, die mit zwei weiteren Polymerketten vemetzt ist, ergeben sich demgemäß Werte des Vemet- zungsgrades pro Schritt im Bereich von 4 bis 10 %.

Durch die Vemetzung wird im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ein polymeres Netzwerk aufgebaut, das zwei-oder dreidimensionale Zellen aufweist, über die die polymere Struktur mit der mindestens einen Templatverbindung wechselwirkt. Besonders bevorzugt wird der Vernetzungsgrad oder/und die Art des Vemetzungsreagenzes so gewählt, daß in diesen Wechselwirkungszellen der polymeren Struktur keine mehrlagigen Solvathüllen ausgebildet werden. Bevor- zugt kann diese Eigenschaft der Wechselwirkungszellen durch die chemische

Natur der verwendeten Polymere oder/und Vemetzungsreagenzien beeinflußt werden, indem beispielsweise hydrophile Gruppen bei Einsatz von polaren Lö- sungsmitteln den Lösungsmittelzugang zur Wechselwirkungszelle erschweren.

Was die spezifische Auswahl des mindestens einen eingesetzten Polymers, der Art des mindestens einen Vernetzungsreagenzes, die Variation der Kettenlänge oder/und der chemischen Struktur der Vemetzungsreagenzien, die erzielten Ver- netzungsgrade und sämtliche weiteren Reaktionsparameter, wie beispielhaft oben- stehend beschrieben, anbelangt, so können im erfindungsgemäßen Verfahren bei- spielsweise durch Computer-Modelling-Verfahren Voraussagen oder Abschätzun- gen getroffen werden.

Selbstverständlich ist es auch denkbar, daß sich die Reaktionsbedingungen, die für einen Schritt erforderlich sind, nicht von außen dem System aufgeprägt werden müssen, sondern sich im vorhergehenden Schritt von selbst einstellen. Beispiel- haft seien hier etwa Temperaturänderungen durch exo-oder endotherme Reaktio- nen, Änderungen des pH-Wertes durch Reaktionsprodukte aus Vernetzungsreak- tionen oder Übergang von homogener zu heterogener Reaktion genannt, der bei- spielsweise dann erfolgen kann, wenn ein Polymer oder irgendeine polymere Struktur durch Vernetzung nicht mehr gelöst, sondem als Feststoff suspendiert vorliegt.

Wird die schrittweise Anpassung und Fixierung in Anwesenheit der Templatver- bindung durchgeführt, so ist es insbesondere denkbar, daß nach jedem Schritt die Templatverbindung aus der entstandenen polymeren Struktur entfernt wird und im nächsten Schritt die gleiche oder eine andere Templatverbindung wieder zugege- ben wird. Die Templatverbindung kann diesbezüglich beispielsweise als Lösung durch Filtration, Osmose, Dialyse abgetrennt werden oder vom festen Träger ab- getrennt werden.

Sämtliche Ausfiihrungsformen, die obenstehend für Schritte beschrieben sind, die in Abwesenheit der mindestens einen Templatverbindung durchgeführt werden, können selbstverständlich auch in Schritten eingesetzt werden, in denen die min- destens eine Templatverbindung anwesend ist, sofern die Anwesenheit der minde- stens einen Templatverbindung die spezifische Ausführungsform zuläßt.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird in Abwesenheit der mindestens einen Templatverbindung in einem oder mehr Schritten durch Vernetzung eine polyme- re Struktur geschaffen, die an mehrere, voneinander verschiedene Templatverbin- dungen anpaßbar ist. Beispielsweise kann dies dadurch erfolgen, daß durch Ver- netzung eine polymere Struktur erzeugt wird, die zwei-oder/und dreidimensionale Poren aufweist, die für dies Templatverbindungen zugänglich sind und wobei die chemische Struktur dieser Poren so beschaffen sind, daß die Templatverbindungen mit den Poren wechselwirken können. Unter anderem ist es hierbei denkbar, daß sämtliche Poren gleichartig, für sämtliche verschiedenen Templatverbindung zu- gänglich sind und so beschaffen sind, daß die Templatverbindungen mit diesen Poren wechselwirken können. Selbstverständlich ist es auch möglich, daß zwei oder mehr voneinander verschiedene Poren ausgebildet werden, wobei jede Po- renart für mindestens eine der gewünschten Templatverbindungen zugänglich sein kann. Ebenso ist es möglich, daß ein Teil der Poren für die gewünschten Templat- verbindungen nicht zugänglich ist, nach weiterer Anpassung, beispielsweise durch Vernetzung, wie oben beschrieben, für mindestens eine der gewünschten Tem- platverbindungen zugänglich gemacht wird.

In einer weiter bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahren wird bei der Herstellung des polymeren Netzwerkes mindestens ein geeignetes Trägermaterial eingesetzt.

Der Begriff"geeignetes Trägermaterial"umfaßt hierbei sämtliche Trägermateria- lien, die mit mindestens einem der eingesetzten Polymere oder/und mit minde- stens einer Struktur, die aus mindestens einem Schritt, in dem die Anpassung ge-

maß (ii) oder/und Fixierung gemäß (iii) erfolgt, kovalent oder nicht-kovalent wechselwirken können. Ebenso umfaßt dieser Begriff sämtliche Trägermateriali- en, die mit mindestens einem der eingesetzten Polymere oder/und mit mindestens einer Struktur, die aus mindestens einem Schritt, in dem die Anpassung gemäß (ii) oder/und Fixierung gemäß (iii) erfolgt, kovalent oder nicht-kovalent unter Ver- wendung mindestens eines Vemetzungsreagenzes vemetzt werden können.

Demgemäß sind unter anderem Trägermaterialien denkbar, die in dem mindestens einen Lösungsmittel, in dem das polymere Netzwerk hergestellt wird, löslich sind oder als Feststoff suspendiert vorliegen. Ebenso ist es denkbar, daß im Falle, daß während der Herstellung des polymeren Netzwerkes ein Lösungsmitteltausch er- folgt oder ein Lösungsmittel zugegeben wird, das mindestens eine Trägermaterial, das zunächst als Feststoff suspendiert vorliegt, in Lösung geht oder zunächst ge- löst vorliegt und dann als Feststoff suspendiert vorliegt. Werden zwei oder mehr verschiedenartige Trägermaterialien eingesetzt, so können diese selbstverständlich getrennt voneinander in Lösung vorliegen oder als Feststoff suspendiert sein.

Im Falle, daß das mindestens eine Trägermaterial ein Feststoff ist, kann dessen Oberfläche im wesentlichen beliebig ausgeformt sein. Unter anderem sind bei- spielsweise ebene Oberflächen wie bei beispielsweise Glas-oder Metallplatten oder gekrümmte oder in poröse Körper eingebettete Oberflächen wie beispiels- weise röhren-oder schwammartige Oberflächen wie in beispielsweise Zeolithen, Kieselgel oder Cellulose-Beads denkbar.

Insbesondere umfaßt die vorliegende Erfindung Ausfiihrungsformen des erfin- dungsgemäßen Verfahrens, in dem das polymere Netzwerk auf mindestens einem dieser geeigneten Trägermaterialien hergestellt wird.

Demgemäß betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren, wie oben be- schrieben, dadurch gekennzeichnet, daß das polymere Netzwerk auf mindestens einem Trägermaterial hergestellt wird.

Unter anderem ist es hierbei denkbar, daß das polymere Netzwerk zunächst herge- stellt wird und anschließend auf das mindestens eine Trägermaterial aufgebracht wird. Ebenso ist es denkbar, daß das polymere Netzwerk in Anwesenheit des min- destens einen Trägermaterials hergestellt wird und das polymere Netzwerk dann durch beispielsweise Vemetzung auf dieses oder ein anderes Trägermaterial auf- gebracht wird. Erfolgt die Herstellung des polymeren Netzwerkes, wie oben be- schrieben, in zwei oder mehr Stufen, so ist es denkbar, die polymere Struktur, die aus irgendeinem Schritt resultiert, mit dem mindestens einen Trägermaterial in Kontakt zu bringen und beispielsweise durch Vernetzung darauf aufzubringen.

Werden zwei oder mehr verschiedene Trägermaterialien eingesetzt, so ist es mög- lich, diese zusammen oder auch getrennt voneinander einzusetzen. Bei einer schrittweisen Herstellung des polymeren Netzwerkes kann beispielsweise nach jedem Schritt Trägermaterial zugegeben werden, wobei gegebenenfalls jeweils unterschiedliches Trägermaterial eingesetzt werden kann.

Demgemäß eröffnet das erfindungsgemäße Verfahren auch die Möglichkeit, die Konformation des mindestens einen Polymers, die in mindestens einem Schritt an mindestens eine Templatverbindung angepaßt wird, über das mindestens eine Trä- germaterial zu beeinflussen. Insbesondere kann das mindestens eine Trägermateri- al ein Polymer oder ein polymeres Netzwerk sein, wobei auch ein erfindungsge- mäß hergestelltes polymeres Netzwerk als Trägermaterial eingesetzt werden kann.

Hierbei wird unter anderem ein allgemeines Kopierverfahren zugänglich, das es beispielsweise gestattet, eine Anzahl aufeinander folgender Positiv-und Negati- vabzüge herzustellen.

In einer bevorzugten Ausfiihrungsform wird das polymere Netzwerk gemäß einem Verfahren hergestellt, in dem das mindestens eine Polymer schichtweise auf min- destens ein Trägermaterial aufgebracht wird.

Der Begriff"Schicht", wie er im Rahmen der vorliegenden Anmeldung verwendet wird, umfaßt hierbei unter anderem sowohl Schichten, in denen das mindestens Polymer in lockeren Knäueln aufgebracht wird, als auch Schichten, in denen das mindestens eine Polymer in weitgehend entknäuelter Form aufgebracht wird.

In einer ersten Ausftihrungsform wird das mindestens eine Polymer derart aufge- bracht, daß es in weitgehend entknäuelter Struktur, aber möglichst dicht oberhalb des Theta-Punktes mit Trägermaterial oder/und bereits aufgebrachter Polymerlage in Kontakt gebracht wird. Bei dieser Ausfiihrungsform wird für die Lösung, in der dieses mindestens eine Polymer gelöst und mit Trägermaterial oder/und Polymer- lage in Kontakt gebracht wird, ein Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch ge- wählt, in dem das Polymer weitgehend entknäuelt vorliegt, wobei selbstverständ- lich auch durch die spezifische Wahl anderer Reaktionsbedingungen wie bei- spielsweise Temperatur, Druck oder pH-Wert die entknäuelte Form des Polymers unterstützt werden kann. Hierbei erfolgt bevorzugt eine Optimierung zwischen Polymerentfaltung und möglichst großem Verteilungskoeffizienten des Polymers.

Für diese bevorzugte Ausfuhrungsform werden ganz besonders bevorzugt Poly- mere verwendet, die eine Molmasse von weniger als ungefähr 30.000 g/mol auf- weisen. Durch diese Ausfiihrungsform wird das Aufbringen von weitgehend mo- nomolekularen Polymerlagen begünstigt.

In einer zweiten Ausführungsform werden Lösungsmittel oder Lösungsmittelge- misch oder andere Reaktionsbedingungen derart gewählt, daß das mindestens eine Polymer in der Lösung sich in der Nähe oberhalb des Theta-Punktes befindet.

Durch diese spezielle Ausftihrungsform, die ganz besonders bevorzugt durch Po- lymere mit einer Molmasse im Bereich von mehr als ungefähr 30.000 g/mol be- günstigt wird, ist es möglich, das Aufbringen des Polymers in lockeren Polymer- knäueln zu begünstigen.

In einer dritten Ausftihrungsform werden Lösungsmittel oder Lösungsmittelge- misch oder andere Reaktionsbedingungen derart gewählt, daß das mindestens eine

Polymer in der Lösung sich in der Nähe unterhalb des Theta-Punktes befindet.

Hierbei ist es unter anderem möglich, aus dem mindestens einen Poylmer gebil- dete Nanopartikel aufzubringen.

Das Aufbringen in Schichten ist unter anderem dadurch möglich, daß mindestens ein geeignetes Trägermaterial mit einem geeigneten Polymer in Kontakt gebracht wird und sich das Polymer spontan bei den gewählten Reaktionsbedingungen in Schichten auf dem mindestens einen Trägermaterial anordnet, wobei mindestens eine Konformation des Polymers in An-oder Abwesenheit der mindestens einen Templatverbindung, wie oben beschrieben, angepaßt und fixiert werden kann.

Ebenso ist es denkbar, zwei oder mehr verschiedene geeignete Polymere gleich- zeitig einzusetzen, die sich bei den gewählten Reaktionsbedingungen spontan in Schichten auf dem Trägermaterial anordnen. Auch hier kann mindestens eine Konformation mindestens eines der Polymeren in An-oder Abwesenheit der min- destens einen Templatverbindung, wie oben beschrieben, angepaßt und fixiert werden.

Beim Aufbringen können prinzipiell alle, wie bereits oben beschriebenen Polyme- re eingesetzt werden. Bevorzugt liegt die Molmasse der eingesetzten Polymere im Bereich von 2.000 bis 100.000 g/mol, weiter bevorzugt im Bereich von 5.000 bis 30.000 g/mol.

Bevorzugt wird das schichtweise Aufbringen eines oder mehrerer Polymere in einzelnen Schritten durchgeführt.

Demgemäß betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren, wie oben be- schrieben, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das mindestens eine Polymer in mindestens zwei aufeinander folgenden Schritten schichtweise auf das mindestens eine Trägermaterial aufgebracht wird.

Wie bereits oben beschrieben, ist es hierbei unter anderem denkbar, zunächst eine polymere Struktur herzustellen, die aus zwei oder mehr Schichten besteht, wobei dies in einem oder auch mehreren Schritten erfolgen kann. In einem oder mehr weiteren Schritten kann dann diese polymere Struktur auf das mindestens eine Trägermaterial aufgebracht werden, wobei gegebenenfalls in einem oder mehr weiteren Schritten mindestens eine weitere Schicht auf die polymere Struktur auf- gebracht werden kann. Die Anpassung mindestens einer Konformation mindestens eines der beteiligten Polymere kann gemäß einer oder mehrerer der bereits oben beschriebenen Ausführungsformen erfolgen. Nachdem es im erfindungsgemäßen Verfahren möglich ist, Nanoteilchen herzustellen, ist es insbesondere denkbar, Nanoteilchen, die gelöst, kolloidal gelöst oder suspendiert vorliegen, auf das Trä- germaterial aufzubringen.

In einer bevorzugten Ausführungsfomm werden in einem ersten Schritt eine oder mehrere Schichten mindestens eines Polymers auf mindestens ein Trägermaterial aufgebracht. In mindestens einem weiteren Schritt wird dann mindestens eine weitere Schicht auf die resultierende Struktur aufgebracht. Jede Schicht kann hier- bei gleiche oder auch zwei oder mehr voneinander verschiedene Polymere umfas- sen. Die Anpassung mindestens einer Konformation mindestens eines der betei- ligten Polymere kann gemäß einem oder mehreren der bereits oben beschriebenen Ausführungsformen erfolgen.

In einer besonders bevorzugten Ausfiihrungsform erfolgt die schichtweise Auf- bringung des mindestens einen Polymers auf das mindestens eine Trägermaterial gemäß einem Verfahren, in dem zunächst eine Schicht eines Polymers kovalent, bevorzugt nicht-kovalent auf mindestens ein Trägermaterial aufgebracht wird. In einem weiteren Schritt wird in An-oder Abwesenheit der mindestens einen Tem- platverbindung mindestens ein Vemetzungsreagenz derart zugegeben, daß die Vemetzer über mindestens eine funktionelle Gruppe mit dem auf das Trägermate- rial aufgebrachten Polymer reagieren, so daß bevorzugt ein überwiegender Teil der Vernetzungsreagenzien in der Lage ist, jeweils über mindestens eine weitere

funktionelle Gruppe eine Reaktion mit mindestens einem weiteren Polymer, das in der nächsten Schicht aufgebracht wird, zu reagieren. In einem nächsten Schritt wird dann eine weitere Schicht mindestens eines weiteren Polymers aufgebracht und durch Reaktion mit den bereits erwähnten funktionellen Gruppen mit der er- sten Polymerschicht vernetzt. Daran können sich ein oder mehrere weitere Schritte anschließen, in denen jeweils Vernetzungsreagenz mit einer Polymerschicht rea- giert, mindestens eine weiteres Polymer zugegeben wird und über Vemetzung mit der zuvor aufgebrachten Polymerschicht eine neue Polymerschicht gebildet wird.

Jeder Schritt kann hierbei in An-oder Abwesenheit der mindestens einen Tem- platverbindung erfolgen.

Bei der schichtweisen Herstellung des polymeren Netzwerkes in An-oder Abwe- senheit der mindestens einen Templatverbindung ist es unter Umständen erforder- lich, bei der Ausbildung einer neuen Schicht Vernetzungen innerhalb mindestens einer der bereits auf das Trägermaterial aufgebrachten Schichten oder/und zwi- schen den Polymeren, die die neue Schicht bilden sollen, zu vermeiden. In diesem Zusammenhang sind drei besonders bevorzugte Ausführungsformen (a) bis (c) zu nennen, gemäß denen dieses schichtweise Aufbringen erfolgen kann, die bezüg- lich (a) und (b) weiter bevorzugt besonders bei nicht-spezifischen oder nicht- selektiven Vemetzungsreagenzien angewendet werden können : (a) In einer ersten Verfahrensvariante erfolgt die Umsetzung einer bereits auf- gebrachten Polymerschicht mit dem mindestens einen Vemetzungsreagenz bei tiefer Temperatur, wobei das Vernetzungsreagenz vorwiegend an einem Ende abreagiert. Dann wird das mindestens eine, bevorzugt gelöste Polymer für die nächste Schicht zugefügt, wobei die Reaktionsbedingungen in geeig- neter Weise so variiert werden, daß eine Reaktion überwiegend mit dem nun zugegebenen Polymer erfolgt.

(b) In einer zweiten Verfahrensvariante wird eine polymere Struktur, die eine oder mehrere Polymerschichten, aufgebracht auf mindestens ein Trägerma-

terial, umfaßt, mit einer Polymerlösung, aus der die zweite Polymerschicht gebildet werden soll, und mindestens einem Vernetzungsreagenz zusam- mengegeben. Durch eine geeignete Änderung der Reaktionsbedingungen, die langsam oder schnell erfolgen kann, werden Bedingungen eingestellt, bei denen das mindestens eine Vemetzungsreagenz gleichzeitig mit der bereits vorliegenden Polymerschicht und den Polymeren, die die nächste Schicht bilden sollen, unter Ausbildung dieser Schicht reagieren, wobei die zu ver- meidende, oben beschriebene Vernetzung aus entropischen Gründen von der bevorzugten Vernetzung, die zur Ausbildung der neuen Schicht führt, über- troffen wird.

(c) In einer dritten Verfahrensvariante wird die Reaktion bei zwei unterschiedli- chen Temperaturen oder pH-Werten oder Lösungsmitteln oder Lösungsmit- telgemischen oder sonstigen Unterschieden in den Reaktionsbedingungen unter Verwendung eines spezifischen oder selektiven Vernetzers durchge- führt.

In einer ganz besonders bevorzugten Ausfiihrungsform wird die Methode (a) so durchgeführt, daß das Vemetzungsreagenz bei Temperaturen mit der zuletzt auf- gebrachten Polymerschicht in Kontakt gebracht wird, bei denen sich das Vemet- zungsreagenz statistisch gleichmäßig über die bereits vorhandene Polymerschicht verteilt und bei denen eine Reaktion des Vemetzungsreagenzes mit der bereits vorhandenen Polymerschicht weitgehend Die Temperaturen, bei denen diesbe- züglich gearbeitet wird, liegen im Regelfall im Bereich von 0 bis-70 °C.

Auch bei der Wahl der anderen Reaktionsbedingungen wie etwa pH-Wert, Art des Lösungsmittels, Konzentration des Vernetzungsreagenzes in dem Lösungsmittel wird in dieser bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens darauf geachtet, daß die Reaktion des Vemetzunsreagenzes mit der vorhandenen Polymerschicht weit- gehend unterbleibt, bis das Vernetzungsreagenz statistisch gleichmäßig über die bereits vorhandene Polymerschicht verteilt ist.

Durch entsprechende Variation der Reaktionsbedingungen wird in einem nächsten Schritt das statistisch gleichmäßig verteilte Vemetzungsreagenz mit der bereits vorhandenen Polymerschicht derart zur Reaktion gebracht, daß das Vernetzungs- reagenz vorwiegend über eine oder mehrere funktionelle Gruppen reagiert und mindestens eine funktionelle Gruppe des Vemetzungsreagenzes, über die die Ver- netzung zur nächsten Polymerschicht erfolgt, nicht mit der bereits vorhandenen Polymerschicht reagiert. Dies erfolgt in der Regel wiederum bei tiefen Temperatu- ren, wobei diese in der Regel im Bereich von 0 bis-10 °C liegen. Begünstigt wird dies weiter durch den Einsatz kurzkettiger Vemetzungsreagenzien oder/und der Immobilisierung der Polymerschicht. Möglichkeiten, wie diese Vernetzung unter anderem induziert werden kann, sind beispielsweise auch Anwendung von Ultra- schall oder die photochemische Vemetzung.

Selbstverständlich ist es auch möglich, bei entsprechenden Vemetzungsreagenzien oder/und bei entsprechender, bereits vorhandener Polymerschicht, die vorstehend beschriebene Reaktionsführung durch Variation des pH-Wertes oder/und Variati- on der Lösungsmittel oder/und durch Zusatz von Modifiern zu steuern, wobei selbstverständlich auch Kombinationen einiger oder sämtlicher Methoden denkbar sind.

In diesem Zusammenhang kann auch auf die spezifischen Methoden verwiesen werden, die wie oben beschrieben angewendet werden können, um zunächst die Bindung eines Polymers zu unterbinden und in einem weiteren Schritt anzuregen.

Gemäß Methode (a) wird in einem nächsten Schritt eine Lösung, die das minde- stens eine Polymer umfaßt, das als nächste Polymerschicht aufgebracht werden soll, mit dem Reaktionsprodukt aus Vemetzungsreagenz und bereits vorhandener Polymerschicht in Kontakt gebracht. Die Reaktionsbedingungen werden dann so geändert, daß die Reaktion besonders bevorzugt zwischen den nicht-abreagierten funktionellen Gruppen des an die bereits vorhandene Polymerschicht gebundenen

Vemetzungsreagenzes und den als nächste Polymerschicht aufzubringenden Po- lymeren erfolgt. Unter anderem ist es hierbei auch denkbar, daß die Reaktionsbe- dingungen durch Zugabe der Lösung, die das mindestens eine Polymer umfaßt, das als nächste Polymerschicht aufgebracht werden soll, derart beeinflußt werden, daß eine weitere Änderung der Reaktionsbedingungen nicht mehr erfolgen muß.

Auch bezüglich dieses Schrittes des Aufbringens der nächsten Polymerschicht kann unter anderem auf die spezifischen Methoden verwiesen werden, die wie oben beschrieben angewendet werden können, um zunächst die Bindung eines Polymers zu unterbinden und in einem weiteren Schritt anzuregen.

In einer ebenfalls besonders bevorzugten Ausfiihrungsform wird die Methode ge- mäß (b) derart durchgeführt, daß die Lösung, umfassend das mindestens eine Ver- netzungsreagenz und das mindestens eine Polymer, mit der zuletzt aufgebrachten Lage des mindestens einen Polymers bei Reaktionsbedingungen in Kontakt ge- bracht wird, bei denen zunächst keine Reaktion erfolgt, sondem sowohl Vemet- zungsreagenz als auch aufzubringendes Polymer sich statistisch gleichmäßig über die bereits vorhandene Polymerschicht verteilen.

Wie bereits im Zusammenhang mit der Methode (a) beschrieben, erfolgt dieses Inkontaktbringen in einer bevorzugten Ausfiihrungsform bei tiefen Temperaturen, in der Regel im Bereich von 0 bis-70 °C.

Auch bei der Wahl der anderen Reaktionsbedingungen wie etwa pH-Wert, Art des Lösungsmittels, Konzentration des Vemetzungsreagenzes in dem Lösungsmittel oder Konzentration des aufzubringenden Polymers in dem Lösungsmittel wird in dieser bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens darauf geachtet, daß die Re- aktion des Vemetzunsreagenzes mit der vorhandenen Polymerschicht und die Re- aktion des aufzubringenden Polymers mit dem Vemetzungsreagenz weitgehend unterbleibt und das Vernetzungsreagenz und das aufzubringende Polymer stati- stisch gleichmäßig über die bereits vorhandene Polymerschicht verteilt werden.

In einem nächsten Schritt werden die Reaktionsbedingungen dann derart geändert, daß das Vemetzungsreagenz sowohl mit der bereits vorhandenen Polymerschicht als auch mit dem Polymer, das als nächste Lage aufgebracht wird, reagiert. Hier- bei ist es unter anderem denkbar, daß das Vernetzungsreagenz zunächst mit der bereits vorhandenen Polymerschicht und anschließend mit dem aufzubringenden Polymer unter Ausbildung der neuen Polymerschicht reagiert. Ebenso ist es denk- bar, daß das Vemetzungsreagenz gleichzeitig mit der bereits vorhandenen Poly- merschicht und dem aufzubringenden Polymer unter Ausbildung der neuen Poly- merschicht reagiert. Weiter ist es möglich, daß das statistisch gleichmäßig ver- teilte Vemetzungsreagenz zunächst mit dem statistisch gleichmäßig verteilten Polymer reagiert und das Reaktionsprodukt anschließend mit der bereits vorhan- denen Polymerschicht unter Ausbildung der neuen Polymerschicht reagiert. Erfol- gen die Reaktionen des Vemetzungsreagenzes mit der bereits vorhandenen Poly- merschicht einerseits und dem aufzubringenden Polymer andererseits nicht gleich- zeitig, so ist es möglich, durch Variation der Reaktionsbedingungen zunächst eine der Reaktionen, durch weitere Variation der Reaktionsbedingungen die andere Reaktion durchzuführen.

Was die Veränderung der Reaktionsbedingungen anbelangt, so sei hier auf sämtli- che, bereits oben beschriebenen Möglichkeiten und Kombinationen verwiesen. Insbesondere kann auch bezüglich dieses Schrittes des Aufbringes der nächsten Polymerschicht unter anderem auf die spezifischen Methoden verwiesen werden, die wie oben beschrieben angewendet werden können, um zunächst die Bindung eines Polymers zu unterbinden und in einem weiteren Schritt anzuregen. Möglich- keiten, wie diese Vernetzung unter anderem induziert werden kann, sind bei- spielsweise auch Anwendung von Ultraschall oder die photochemische Vernet- zung.

Anwendung von Ultraschall oder die photochemische Vemetzung sind selbstver- ständlich Methoden, die ganz allgemeine bei jedem Vemetzungsschritt, wie er im

Rahmen der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird, prinzipiell eingesetzt werden können.

Unter dem Begriff"selektives/spezifisches Vernetzungsreagenz"wird im Rah- men der vorliegenden Erfindung ein Vemetzungsreagenz verstanden, das zwei oder mehr verschiedene funktionelle Gruppen aufweist, von denen mindestens eine Gruppe im Vergleich zu mindestens einer davon verschiedenen Gruppe bei gegebenen Reaktionsbedingungen mit einer funktionellen Gruppe eines weiteren Polymers oder dem Trägermaterial bevorzugt reagiert. Weiter umfaßt der Begriff solche Vemetzungsreagenzien, die zwei oder mehr gleiche funktionelle Gruppen aufweisen, deren chemische Umgebung sich jedoch unterscheidet oder/und die sterisch unterschiedlich angeordnet sind und von denen daher mindestens eine bei gegebenen Reaktionsbedingungen mit einer funktionellen Gruppe eines weiteren Polymers oder dem Trägermaterial bevorzugt reagiert. Ebenso umfaßt dieser Be- griff solche Vemetzungsreagenzien, die gleiche oder voneinander verschiedene funktionelle Gruppen aufweisen, die sich in der Selektivität/Spezifität daher un- terscheiden, weil ein Teil der funktionellen Gruppen nach einem Verfahren, wie oben beschrieben, mit einem Aktivierungsreagenz aktiviert ist. Selbstverständlich können bei den Verbindungen, die zwei oder mehr unterschiedliche funktionelle Gruppen aufweisen, eine oder auch mehrere der funktionellen Gruppen mit gege- benenfalls unterschiedlichen reaktiven Gruppen aktiviert sein, so daß sich die Re- aktivität eines Teils der gegebenenfalls aktivierten Gruppen von der Reaktivität des anderen Teils der gegebenenfalls aktivierten Gruppen unterscheidet. Kombi- nationen von zwei oder mehr der beschriebenen Einflüsse, die sich auf die Spezi- fität/Selektivität auswirken, sind selbstverständlich ebenso denkbar.

In einer besonders bevorzugten Ausffihrungsform wird das schichtweise Aufbrin- gen in An-oder bevorzugt Abwesenheit des Templates derart durchgeführt, dal3 ein Vemetzungsgrad zwischen den Schichten vorliegt, der zu einem unlöslichen, aber quellfähigen polymeren Netzwerk führt, das bevorzugt Wechselwirkungs- zellen aufweist, die zur Wechselwirkung mit der mindestens einen Templatver-

bindung befähigt sind. In diesen Wechselwirkungszellen liegen im allgemeinen die funktionellen Gruppen des quellfähigen polymeren Netzwerkes im Hinblick auf die Wechselwirkung mit der mindestens einen Templatverbindung durch- schnittlich in einer nach Entfernung und Winkel günstigen sterischen Anordnung vor.

In einer weiter bevorzugten Ausfiihrungsform wird die Konformation dieser quell- fähigen polymeren Struktur in Anwesenheit der mindestens einen Templatverbin- dung an die mindestens eine Templatverbindung in mindestens einem Schritt an- gepaßt und durch Vernetzung fixiert.

Daher betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren, wie oben beschrie- ben, dadurch gekennzeichnet, daß die schichtweise Aufbringung zu einem quell- fähigen polymeren Netzwerk führt, das eine Konformation aufweist, die in minde- stens einem weiteren Schritt in Anwesenheit der mindestens einen Templatver- bindung an die mindestens eine Templatverbindung angepaßt und durch Vernet- zung fixiert wird.

Bezüglich des schichtweisen Aufbringens auf mindestens ein Tragermaterial kön- nen sämtliche geeignete Vemetzungsreagenzien, wie sie bereits oben beschrieben wurden, eingesetzt werden.

Beispielhaft seien zweiwertige Epoxide, Isocyanate, Amidine, Chlortriazine oder Aldehyde genannt. Bevorzugt werden beispielsweise Succinimidderivate, beson- ders bevorzugt ONB-und N-Hydroxy-Phthalimid-aktivierte Reagenzien. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsfomm werden bivalente, symmetrische oder unsymmetrische Vernetzungsreagenzien eingesetzt. Zu nennen sind hier etwa un- ter anderem aktivierte Dicarbonsäuren. In einer weiteren Ausführungsform werden spezifische beziehungsweise selektive Vemetzer eingesetzt. Dabei kann es sich beispielsweise um mehrwertige Carbonsäuren, Diamine, Diole oder weitere ge- eignete Verbindungen handeln, die mit unterschiedlichen reaktiven Gruppen akti-

viert sind. Ebenso kann es sich hierbei um Verbindungen mit mindestens zwei voneinander verschiedenen funktionellen Gruppen handeln, die bei Aktivierung mit einer Verbindung oder mit zwei oder mehr voneinander verschiedenen Ver- bindungen an voneinander verschiedenen aktivierten Gruppen unterschiedliche Reaktivität aufweisen.

Die Kettenlänge der Vernetzungsreagenzien ist im wesentlichen beliebig und kann an die j eweiligen Erfordemisse der Reaktionsführung oder/und an die eingesetzten Polymere oder/und an die mindestens eine Templatverbindung angepaßt werden.

Die Kettenlänge kann hierbei von 2, wie beispielsweise Oxalat, bis hin zu Ket- tenlängen von Oligomeren oder Polymeren gehen. Die Kette des Vernetzers selbst kann aliphatisch oder/und araliphatisch oder/und aromatisch sein und ihrerseits funktionelle Gruppen tragen, die beispielsweise gezielt in die Kette eingebracht wurden, beispielsweise durch ein Verfahren zur Herstellung eines Polykondensa- tionsproduktes, wie oben beschrieben, und die zur Wechselwirkung mit der min- destens einen Templatverbindung oder/und zu einer weiteren Vernetzung geeignet sind, wie dies beispielsweise bei unter anderem Oligoethylenoxid der Fall ist.

In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform erfolgt der letzte Vemet- zungsschritt, der bei der Anpassung der Konformation des polymeren Netzwerkes und der Fixierung der Vorzugskonformation des polymeren Netzwerkes erfolgt, durch ein steifes Vernetzungsreagenz wie beispielsweise Terephthalsäure oder Biphenylcarbonsäure. Selbstverständlich kann diese Vemetzung durch einen stei- fen Vemetzer sowohl bei in Lösung als auch am Träger hergestellten polymeren Netzwerken erfolgen.

Für die Herstellung des quellfähigen polymeren Netzwerkes werden unter ande- rem bevorzugt Vemetzungsreagenzien mit flexiblen Ketten mit einer Kettenlänge im Bereich von 4 bis 24 Atomen, besonders bevorzugt von 8 bis 12 Atomen ein- gesetzt.

Bei Aufbringung einer Schicht mindestens einen Polymers auf das mindestens eine Trägermaterial wird ganz besonders bevorzugt ein Lösungsmittel oder Lö- sungsmittelgemisch verwendet, in dem das mindestens eine Polymer weitgehend denaturiert, beispielsweise oberhalb des Thetapunktes, vorliegt. Durch diese ganz besonders bevorzugte Ausführungsform wird die Ablagerung einer monomoleku- laren Schicht des mindestens eines Polymers auf dem mindestens einen Träger- material begünstigt. In einer ebenfalls ganz besonders bevorzugten Ausführungs- form wird diese Ablagerung monomolekularer Schichten weiterhin durch den ge- zielten Einsatz von Polymeren mit Molmassen von weniger als 30.000 g/mol ge- fördert.

Selbstverständlich ist es natürlich auch möglich, in der Nähe des Thetapunktes zu arbeiten, wodurch beispielsweise die Abscheidung von lockeren Polymerknäueln auf dem mindestens einen Trägermaterial erreicht werden kann. Hinsichtlich die- ser Ausfiihrungsform sind Polymere bevorzugt, deren Molmasse im Bereich von ungefähr 30.000 bis ungefähr 100.000 g/mol liegt.

Die Abscheidung kann diesbezüglich auch durch Zugabe mindestens eines schlechten Lösungsmittels oder/und durch Veränderung des pH-Wertes oder/und durch Zugabe von Puffem oder/und Salzen oder/und geeigneten organischen Hilfsstoffen gefördert werden. Ebenso ist es denkbar, die Lösung, in der das min- destens eine Polymer gelöst oder suspendiert vorliegt, einzuengen, wobei in einer besonders bevorzugten Ausfiihrungsform die Konzentration des mindestens einen Polymers in der flüssigen Phase in etwa konstant gehalten wird. Dadurch ist es möglich, das mindestens eine Polymer in etwa quantitativ als Schicht auf dem mindestens einen Trägermaterial aufzubringen.

Was das Verformen der Konformation des mindestens einen Polymers hin zu ei- ner Vorzugskonformation und die anschließende Vemetzung anbelangt, so wird dies im erfindungsgemäßen bei sämtlichen, wie oben geschilderten Verfahrens- führungen in Lösung oder am Träger, ganz besonders bevorzugt so durchgeführt,

daß, um die Einstellung der Vorzugskonformation des Polymers in Anwesenheit der Templatverbindung zu erreichen, bei hohen Temperaturen, bevorzugt im Be- reich von mehr als 50 °C, besonders bevorzugt im Bereich von 60 bis 105 °C und weiter besonders bevorzugt im Bereich von 70 bis 80 °C gearbeitet wird. Selbst- verständlich kann dieser Temperaturbereich auf das eingesetzte Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch abgestimmt werden. In einem weiteren Schritt wird dann bei tiefen Temperaturen, bevorzugt im Bereich von 0 bis-70 °C, das Ver- netzungsreagenz zugegeben, wodurch bevorzugt eine statistisch gleichmäßige Verteilung des Vemetzungsreagenzes über das Polymer erreicht wird. Durch ge- eignete Variation der Reaktionsbedingungen, wie bereits oben beschrieben, wird im Anschluß daran die Reaktion des Polymers mit dem Vemetzungsreagenz indu- ziert.

In einer ebenso bevorzugten Ausftihrungsform wird das Verfahren hinsichtlich sämtlicher Verfahrensführungen derart durchgeführt, daß beim Aufbringen des Polymers ein Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch eingesetzt wird, in dem sich das Polymer nahe an der Unlöslichkeitsgrenze befindet, womit der Vertei- lungskoeffizient für das Aufbringen des Polymers einen günstigen Wert annimmt. Besonders bevorzugt wird das Verfahren so geführt, daß sich das Polymer in der Nähe des Theta-Punktes befindet. In dieser bevorzugten Art der Reaktionsführung wird unter anderem vermieden, daß das Polymer ausfällt.

Das mindestens eine Lösungsmittel wird weiter bevorzugt derart ausgewählt, daß die Wechselwirkungen der Wechselwirkungszellen, wie sie im Rahmen der vor- liegenden Erfindung beschrieben sind, mit dem Lösungsmittel weitgehend ver- nachlässigbar gegenüber den Wechselwirkungen der Wechselwirkungszellen mit der Templatverbindung sind.

Die Verformung in Anwesenheit der Templatverbindung wird weiter bevorzugt in Abhängigkeit von den funktionellen Gruppen, die am Vemetzer oder/und im Po- lymerstrang oder/und in den Seitenketten des Polymers, die beispielsweise die

vorgenannten Wechselwirkungszellen bilden, in Lösungsmittelgemischen defi- nierter Polarität vorgenommen. Insbesondere sind hierbei organische/und oder wäßrige Lösungsmittel geeignet, wobei der pH-Wert der Lösungen weiter bevor- zugt im Bereich von 4 bis 9 und insbesondere bevorzugt im Bereich von 6 bis 8 liegt. Als unter anderem bevorzugte Lösungsmittel sind beispielsweise Chlorkoh- lenwasserstoffe mit bis zu 3 Kohlenstoffatomen wie beispielsweise Chloroform oder Nitrile wie beispielsweise Acetonitril oder Ester wie beispielsweise Essigsäu- reethylester oder Ketone wie beispielsweise Methylethylketon oder Aceton oder offenkettige oder cyclische Ether wie beispielsweise Methyl-tert-Butylether oder Tetrahydrofuran oder Dioxan oder gegebenenfalls geeignet substituierte Aromaten wie beispielsweise Toluol oder Xylole oder Gemische aus zwei oder mehr davon zu nennen.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird gemäß des erfindungsge- mäßen Verfahrens die Anpassung der Konformation des Polymers an eine Tem- platverbindung in einem Lösungsmittelgemisch und bei Reaktionsbedingungen durchgeführt, bei denen das Polymer weitgehend unlöslich, die Templatverbin- dung dagegen löslich ist.

In einer unter anderem bevorzugten Ausführungsfbrm können sämtliche Verfah- rensschritte, einzeln oder in geeigneten Kombination, als kombinatorische Test- methoden durchgeführt werden.

Hierbei ist es beispielsweise denkbar, die Konformation eines Polymers oder einer polymeren Struktur, die beispielsweise bevorzugt auf einen Träger aufgebracht ist, in einer kombinatorischen Testmethode an eine Reihe von unterschiedlichen Templatverbindung anzupassen und die entstehenden Vorzugskonformationen zu vernetzen, wobei dabei jeweils identische Polymere oder polymere Strukturen mit jeweils unterschiedlichen Templatverbindungen in Kontakt gebracht werden.

Ebenso ist es beispielsweise denkbar, identische Templatverbindungen mit einer Reihe von jeweils unterschiedlichen Polymeren oder polymeren Netzwerken um- zusetzen und die erhaltenen Vorzugskonformationen beispielsweise zu vemetzen.

Selbstverständlich ist es auch denkbar, Verfahrensschritte bei der Herstellung des polymeren Netzwerkes in kombinatorischen Testmethoden durchzuführen, wobei unter anderem der Träger, das Polymer, beispielsweise hinsichtlich des Derivati- sierungsgrades oder/und der Zahl und Art der Rezeptorgruppen, das Vernetzungs- reagenz, beispielsweise hinsichtlich der Kettenlänge, der Anzahl oder/und der Art der funktionellen Gruppen, der Vemetzungsgrad im polymeren Netzwerk oder auch die Anzahl der auf den Träger aufgebrachten Schichten variiert werden kön- nen.

Weiter bevorzugt können diese kombinatorischen Testmethoden mit einer statisti- schen Versuchsplanung gekoppelt werden. Solche kombinatorischen oder stati- stisch-kombinatorischen Methoden können demgemäß auch für die Herstellung der wie oben beschriebenen Polymerderivate, Vemetzungsreagenzien, für die Her- stellung eines polymeren Netzwerkes am Träger oder in Lösung oder auch für den Test des polymeren Netzwerkes in Anwendungsgebieten, wie sie beispielsweise untenstehend beschrieben sind, eingesetzt werden.

Besonders geeignet für diese kombinatorischen oder statistisch-kombinatorischen Testmethoden sind unter anderem Durchflußverfahren, wobei auch Varianten wie Automatisierung durch Ventilschaltungen, Reagenzrecycling oder Stop-Flow- Techniken möglich sind. Diese Durchflußverfahren können unter geeigneten Randbedingungen auch für die Produktion größerer Mengen der wie oben be- schriebenen Polymerderivate, Vernetzungsreagenzien, polymeren Netzwerke am Träger oder in Lösung eingesetzt werden.

Neben dem Verfahren zur Herstellung des polymeren Netzwerkes betrifft die vor- liegende Erfindung auch das polymere Netzwerk selbst, das gemäß einem wie oben beschriebenen Verfahren herstellbar ist.

In einer ebenfalls bevorzugten Ausfiihrungsform werden aus dem erfindungsge- mäßen Verfahren polymere Netzwerke in Form von Clustern, Microlatices oder/und Nanopartikeln erhalten. Diese können als echte Lösung, als kolloidale Lösung oder Suspension weiterverarbeitet werden. Insbesondere können diese Cluster, Microlatices oder/und Nanopartikel kovalent oder/und nicht-kovalent zu Schichten, beispielsweise zu Membranen oder Festkörpern vemetzt werden, die beispielsweise porös sein können. Auch diese Vemetzung kann wiederum nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgen, wobei durch diese Vemetzung die entstehende Struktur an eine oder mehrere Templatverbindungen angepaßt und fixiert werden kann. Durch gezielte Wahl der Herstellung und der Verfahrensfüh- rung, beispielsweise durch Zusatz von beispielsweise geeigneten Porenbildnern, Stabilisatoren, Detergenzien, Schutzkolloiden, geeigneten Lösungsmittelgemi- schen, durch Art des Rührens, Ultraschallbehandlung oder Partikelerzeugung durch Versprühen, können beispielsweise bevorzugt runde Partikel mit gezielter Porosität hergestellt werden.

Unter anderem sind zwei Methoden zur Herstellung der Cluster, Microlatices oder/und Nanopartikel im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders bevorzugt.

In der einen Methode wird ein Polymer hinreichender Molmasse, bevorzugt mit einer Molmasse im Bereich von 30.000 bis 100.000 g/mol, in so hoher Verdün- nung oder/und unter solchen weiteren Reaktionsbedingungen vorgelegt, daß das Polymer weitgehend in geknäuelter Form vorliegt. Insbesondere ist hier die Wahl des Lösungsmittels von Bedeutung, die diese geknäuelte Form unterstützt. Unter Zusatz von Vemetzer werden diese Polymerknäuel, gegebenenfalls in Anwesen- heit von Templatverbindung, intramolekular vemetzt, ohne daß eine intermoleku-

lare Vernetzung stattfindet. Hierbei werden auch die an der Außenseite der Poly- merknäuel liegenden funktionellen Gruppen mit dem Vemetzungsreagenz umge- setzt. Über diese derart aktivierten Außenseiten können dann in einem weiteren Schritt die Nanopartikel intermolekular vemetzt werden, wobei in Abhängigkeit von der Kettenlänge der Vemetzungsreagenzien, über die die Vemetzung erfolgt oder/und in Abhängigkeit von der mindestens einen Templatverbindung, die bei der intermolekularen Vemetzung gegebenenfalls anwesend ist, die Maschenweite der entstehenden Struktur, wie beispielsweise einer porösen Membran, gesteuert werden kann.

In der anderen Methode wird das Verfahren derart durchgeführt, daß die funktio- nellen Gruppen an der Außenseite des intramolekular vernetzten Polymerknäuels nicht mit Vemetzer abreagiert sind. In einem weiteren Schritt wird die Lösung, die die Polymerknäuel umfaßt, eingeengt, wodurch, bei genügendem Einengen, die Polymerknäuel durch Reaktion der an der Außenseite liegenden funktionellen Gruppen zu dreidimensionalen Strukturen verbacken.

Die erfindungsgemäß hergestellten polymeren Netzwerke weisen im Gegensatz zu den nach dem Stand der Technik hergestellten Imprinting-Phasen beispielsweise den Vorteil einer wesentlich höheren Beladbarkeit auf. Die Beladbarkeit gibt hier- bei an, wieviel Gramm eines Substrates pro Gramm des belegten Trägermaterials aufgenommen werden. Dabei sind Werte zwischen 4 und 7 % typisch. Bezüglich der Masse der eigentlich wirksamen Polymerschicht liegt diese Beladbarkeit be- reits bei 3 Schichten in der Größenordnung von vorzugsweise 30 bis 50 %. Mit dem Aufbringen weiterer Polymerschichten kann somit die prozentuale Beladbar- keit des belegten Tragermaterials nochmals deutlich erhöht werden.

Während die Imprinting-Phasen eine Beladbarkeit aufweisen, die üblicherweise im Promill-Bereich liegt, ist es nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ohne weiteres möglich, polymere Netzwerke herzustellen, die eine Beladbarkeit im Prozent-Bereich aufweisen. Bei der technischen Anwendung der erfindungsgemäß

hergestellten Polymere ist damit eine wesentlich höhere Wirtschaftlichkeit zu er- zielen.

Prinzipiell können die erfindungsgemäß hergestellten polymeren Netzwerke in sämtlichen geeigneten Verfahren eingesetzt werden. Besonders bevorzugt sind hierbei Verfahren, in denen die mindestens eine Vorzugskonformation ausgenutzt wird, die durch Vernetzung fixiert wird und die an mindestens eine Templatver- bindung angepaßt ist. Demgemäß sind als Anwendungsgebiete beispielsweise bevorzugt Stofftrennprozesse wie beispielsweise flüssigchromatographische oder gaschromatographische Verfahren, Membrantrennverfahren, Dialyseverfahren, oder Stoffumwandlungsprozesse wie beispielsweise homogene oder heterogene Katalyse zu nennen.

Weiter können die erfindungsgemäß hergestellten Polymere -als Assay oder im (Schnell) test in Kombination mit analytischen oder dia- gnostischen Methoden, Abläufen oder/und Nachweisreagenzien, -als Träger für Substanzen, die beispielsweise kontrolliert, unter anderem etwa unter definierten Bedingungen freigesetzt werden sollen, wobei hier als Stichwort"drug release"genannt sein soll, -als Sensor, Indikator oder Detektor auf Oberflächen oder in Hohlräumen, oder -als Medikament oder Impfstoff zur beispielsweise kompetitiven Hemmung oder Blockierung antigener Gruppen, beispielsweise von Rezeptoren oder Epitopen auf Zellen, Zellbestandteilen, Mikroorganismen, Allergenen, wo- durch beispielsweise eine passive Immunisierung erreicht werden kann.

In einer ebenfalls bevorzugten Verwendung wird das erfindungsgemäß herge- stellte polymere Netzwerk in Stoffherstellungsprozessen eingesetzt. Als Beispiel hierfür seien unter anderem beispielhaft Reproduktionsprozesse genannt. Dabei können unter Einsatz der erfindungsgemäß hergestellten Polymere Kopien von weitgehend beliebigen (makro) molekularen Vorlagen hergestellt werden und diese

wiederum kopiert werden, wobei ein beispielsweise bevorzugt hinsichtlich einer Nanoumgebung isosteres Duplikat der ursprünglichen Vorlage entsteht. Im Rah- men des erfindungsgemäßen Verfahrens können hierbei interessante Rezeptoren einer Vorlage abgetastet werden und dieses Negativ in ein zum Rezeptor isosteres Positiv umzukehren. Daher beschreibt die vorliegende Erfindung auch die Ver- wendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei Stoffherstellungsprozessen. Im Falle, daß diese Ausführungsform beim Drug Design angewendet wird, kann an dem isosteren Positiv beispielsweise ohne Nebeneffekte ein neuer, pharmakolo- gisch wirksamer Stoff gebunden, getestet oder katalytisch synthetisiert werden.

Damit umfaßt die vorliegende Erfindung auch supralithographische Reprotechni- ken im Nanobereich, deren Produkte dann wiederum beispielsweise für aktive Immunisierungen eingesetzt werden können.

Demgemäß betrifft die vorliegende Erfindung auch die Verwendung eines poly- meren Netzwerkes, herstellbar gemäß einem Verfahren wie oben beschrieben, in Stofftrennprozessen, Stoffumwandlungsprozessen, Stoffherstellungsprozessen, Stofferkennungsprozessen oder zur Detektion von Signalen. Hinsichtlich der Si- gnale, die detektiert werden können, sind unter anderem optische, elektrische oder mechanische Signale zu nennen.

Die vorliegende Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele näher erläutert.

Beispiele Beispiel 1 : Belegung von Kieselgel SP 300-15/30 mit Poly (benzyl-N- allylcarbamat) des Derivatisierungsgrades 14% und anschließende Vernetzung des Polymers mit Dodecandisäure-bis-(N-hydroxy-5- norbornen-2,3-dicarboximid)-ester.

Poly (benzyl-N-allylcarbamat) mit einem Derivatisierungsgrad von 14% (1,60 g) wurde in siedendem Eisessig (100 mL, ca. 117°C) gelöst, nach Abkühlen mit Dichlormethan (100 mL, 1,18 mol) verdünnt und mit Pyridin (112 mL, 1,42 mol) versetzt, um die Löslichkeit des Polymers zu verschlechtern. Im Anschluß wurde die entstandene Trübung mit wenigen Tropfen Eisessig beseitigt. Nach Zugabe von Kieselgel 300 A, 20 gm (Daisogel SP 300-15/30) (10,02 g) wurde der Ansatz 30 Minuten auf einer Schüttelmaschine bewegt und nach Absaugen über eine Glasfritte mit Dichlormethan (4 x 50 mL) gewaschen.

Zur Vernetzung wurde das belegte Kieselgel zu einer Lösung von Dodecandisäu- re-bis- (N-hydroxy-5-norbomen-2,3-dicarboximid)-ester (46 mg, 83 pmol) und Triethylamin (36 mg, 0,35 mmol) in Dichlormethan (60 mL) gegeben und die Suspension im Vakuum (85 mbar, Wasserbad 0°C) bis zur Trockene eingeengt.

Das belegte Kieselgel wurde mit Tetrahydrofuran (60°C, 4 x 25 mL) gewaschen, abgesaugt und mit Dichlormethan (50 mL) nachgewaschen.

Für die zweite Belegung wurde Poly (benzyl-N-allylcarbamat) mit einem Derivati- sierungsgrad von 14% (1,60 g) in siedendem Eisessig (100 mL, ca. 117°C) gelöst, nach Abkühlen mit Dichlormethan (100 mL, 1,18 mol) verdünnt und mit 100 mL Pyridin (100 mL, 1,26 mol) versetzt, um die Löslichkeit des Polymers zu ver- schlechtern. Anschließend wurden Dimethylaminopyridin (DMAP, 80 mg, 0,65 mmol) und nochmals Pyridin (12 mL, 0,15 mol) zugegeben. Im Anschluß wurde die entstandene Trübung mit wenigen Tropfen Eisessig beseitigt. Nach Zugabe des mit dem Vernetzer, wie oben beschrieben, umgesetzten und belegten Kieselgels wurde der Ansatz 30 Minuten auf einer Schüttelmaschine bewegt und nach Ab- saugen über eine Glasfritte mit Dichlormethan (4 x 50 mL) gewaschen.

Das belegte Kieselgel wurde wie oben beschrieben wieder vernetzt und dann, ent- sprechend der zweiten Methode, mit einer dritten Polymerschicht belegt.

Der Ansatz wurde in einer Fritte in Dimethylformamid gequollen (30 min). Durch langsames Durchleiten einer Lösung von Diethylamin (2 mL, 1,42 g, 19,41 mmol) in DMF (40 mL) wurden die verbliebenen aktivierten Vernetzergruppen deakti- viert. Zur vollständigen Deaktivierung wurde der Ansatz noch vier Mal mit der Filtratlösung gespült. Anschließend wurde der Ansatz mit Tetrahydrofuran (60°C, HPLC Grade, 4 x 50 mL) und mit Dichlormethan (4 x 50 mL) gewaschen und trocken gesaugt.

Das belegte Kieselgel wurde mit Eisessig (100 mL) versetzt, die Suspension zum Sieden erhitzt, abgesaugt, mit Dichlormethan (5 x 50 mL) gewaschen, getrocknet (110°C, 16 h) und über ein 45 Rm Sieb gesiebt.

Die Auswaage betrug 9,4 g.

Beispiel 2 : Polymerverformung und Nachvernetzung Erklärung der Verbindungen : -Kieselgel 300 Å, 20 um (Daisogel SP 300-15/30), belegt mit 3 Schichten Poly (benzyl-N-allylcarbamat) mit einem Derivatisierungsgrad von 7%, die zu 2% mit Dodecandisäure-bis-(N-hydroxy-5-norbornen-2,3-dicarboximid) - ester vernetzt sind = (1), -Bernsteinsäure-bis- (N-hydroxy-5-norbornen-2,3-dicarboximid)-ester = (2) Eine mit (1) gefüllte Säule wurde mit 0,2 % iger (10,5 mmol/L) 5-Methyl-5- phenylhydantoin Lösung (Substrat) in CHC13 und einem Fluß von 0,6 mL/min konditioniert, wobei ca. 40 mg des Substrats auf der Säule adsorbiert wurden. An- schließend wurden 80 uL Eisessig injiziert und der Auslauf in zwei Fraktionen aufgefangen :

1. Fraktion : Von der Injektion bis zum Wiedererreichen der Basislinie nach dem Substrat-Peak (6,1 min).

In dieser Fraktion waren 18,2 mg Substrat enthalten. Hiervon wurde die in dieser Zeit vom Eluenten eingespülte Substratmenge von 7,32 mg abgezogen, so daß sich für die vom Eisessig ausgespülte Menge ein Wert von 10,9 mg ergab.

2. Fraktion : Vom Wiedererreichen der Basislinie nach dem Substrat-Peak bis zur erneuten Einstellung des vor der Injektion vorhandenen Gleichge- wichts (6,1 bis 80 min).

In dieser Fraktion wurden 72,2 mg Substrat gefunden. Da in dieser Zeit (73,9 min) durch den Eluenten 88,7 mg eingespült worden wa- ren, betrug die von der stationären Phase aufgenommene Substrat- menge 16,5 mg.

Nach Beendigung der Injektion wurde die Säule ausgebaut und auf 0°C gekühlt (ca. 30 min).

Zur Herstellung einer Vemetzerlösung wurde (2) (186,2 mg, 0,423 mmol) in 19,24 mL 0,2% iger (10,5 mmol/L) 5-Methyl-5-phenylhydantoinlösung aufgelöst und Triethylamin (0,76 mL) zugeben. Aus einem auf 0°C gekühltem Vorratsgefäß wurde diese Lösung in das System (ohne Saule) eingespült.

Nach Basislinienkonstanz wurde die Säule wieder in das System eingebaut, so daß sie dabei weiterhin auf 0°C gekühlt blieb. Die Vemetzerlösung wurde mit 5 mL/min in die Säule eingespült. Nach dem Durchbruch der Vernetzerfront (UV 265 nm) wurde der Fluß abgestellt.

Die Säule wurde wieder ausgebaut, 30 min weiterhin auf 0°C gekühlt und an- schließend in einen Säulenthermostat (120 min, 25°C) gelegt.

Das System (ohne Saule) wurde mit Tetrahydrofuran gespült, die Säule nach 120 min Reaktionszeit wieder in das System eingebaut und mit 50 mL Tetrahydrofuran gespült (l mL/min).

Zum Deaktivieren der noch verbliebenen freien (N-Oxy-5-norbornen-2,3- dicarboximid)-Gruppen des Vernetzers wurde Diethylamin (40,2 mg, 0,55 mmol) (5 Äquivalente bezogen auf maximal entstehendes N-Hydroxy-5-norbornen-2,3- dicarboximid) in Tetrahydrofuran (20 mL) gelöst (Quenchlösung), in die Säule eingespült (1 mL/min), die Lösung aus dem Säulenauslauf 5 h wieder in die Säule eingespült und dann auf Tetrahydrofuran umgeschaltet. Nach Basislinienkonstanz wurde die Pumpe angehalten, der Säulenthermostat auf 50°C gestellt und fur 30 min diese Temperatur gehalten. Anschließend wurde das Tetrahydrofuran mit 1 mL/min weiter gepumpt, bis reines Tetrahydrofuran eluiert wurde.