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Polymere verkapseln Duftstoffe Chemische Zeitschaltuhr fürs Parfüm

Von Janine Kalisch*

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Die Frische des Waschmittels oder der angenehme Geruch von Kosmetika – an vielen Stellen im Alltag kommen Duftstoffe zum Einsatz. Allerdings sind sie schnell wieder verflogen. Um einen langanhaltenden Effekt zu erzielen, verkapseln Forscher der Uni Jena Duftstoffe mit Polymeren. Ziel ist, Düfte sogar gezielt nur bei bestimmten Temperaturen oder pH-Werten freizusetzen.

Die Doktorandin Frieda Nagler riecht an einer Duftstoffverkapselung, deren Geruch über die Nase wahrgenommen werden kann.
Die Doktorandin Frieda Nagler riecht an einer Duftstoffverkapselung, deren Geruch über die Nase wahrgenommen werden kann.
(Bild: Jens Meyer (Universität Jena))

So angenehm manche Düfte auch sind, zu große Mengen Parfüm aus Kosmetika, Putz- oder Waschmitteln können zu einer Umweltbelastung werden, wenn sie ins Abwasser gelangen. Die Arbeitsgruppe von Prof. Dr. H. Schacher vom Institut für Organische Chemie und Makromolekulare Chemie der Friedrich-Schiller-Universität Jena (FSU), hat neue Polymere entwickelt, mit denen Duftstoffe verkapselt und so dosiert über einen längeren Zeitraum freigesetzt werden. Dadurch könnte die Umweltbelastung durch Duftstoffe deutlich reduziert werden.

Polymere binden nicht nur strukturell ähnliche Geruchsmoleküle

Die Forscher verwenden so genannte Pfropf-Copolymere. Diese bestehen aus einer langen Molekülhauptkette und kürzeren Seitenketten. Die Länge und chemische Zusammensetzung der Haupt- und Seitenketten sowie deren Anzahl und Anordnung können leicht verändert werden. Diese Veränderungen wirken sich auf die Eigenschaften des Polymers aus, was das Team in der Studie ausnutzt. Die Forscher entwickeln Polymere, die in ihrer chemischen Struktur bestimmten Duftstoffen ähneln, wodurch sie diese an sich binden können.

„Wir haben bisher zwei Polymertypen entwickelt, die beide eine Polydehydroalanin-Hauptkette haben, aber sich durch unterschiedliche Seitenketten auszeichnen“, sagt Frieda Nagler, die an der Studie, die vom Waschmittelhersteller Henkel finanziert wird, arbeitet. „Die Polymere können Duftstoffe verkapseln, die der Seitenkette ähneln. Überrascht hat uns jedoch, dass auch Duftstoffe von den Polymeren aufgenommen werden können, die eine deutlich unterschiedliche Struktur aufweisen“, führt die Doktorandin aus.

Große Kapazität für Duftstoffe

Die Menge des verkapselten Duftstoffs hängt vom jeweiligen Polymer und Duftstoff ab. Bis zum achtfachen ihres eigenen Gewichts haben die Polymere an Duftstoff verkapselt. Der Duft wird über einen Zeitraum von mehreren Monaten in kleinen Mengen wieder freigesetzt, was eine deutliche Verzögerung darstellt und die Menge an eingesetztem Duftstoff in Wasch- und Putzmitteln bereits deutlich reduzieren könnte.

Für zukünftige Studien wollen die Forscher die Polymer-Seitenketten zur Duftstoffverkapselung weiter variieren. „Diese neuen Seitenketten können z. B. Temperatur- oder pH-Sensitivität in die Polymere einführen, sodass der verkapselte Duftstoff bei Veränderung der Temperatur in der Waschmaschine oder des pH-Werts beim Auftragen von Kosmetika gezielt und über einen definierten Zeitraum freigesetzt wird“, erläutert Gruppenleiter Schacher.  (clu)

Originalpublikation: F. Nagler, F. H. Schacher et al.: Amphiphilic graft copolymers for time-delayed release of hydrophobic fragrances, ACS Appl. Mater. Int., 2022, 14, 50, 56087–56096; DOI: 10.1021/acsami.2c16205

* Janine K., Friedrich-Schiller-Universität Jena (FSU)

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