Hydrogele entstehen jetzt ohne Chemie

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Neues Verfahren eröffnet
Chancen für Anwendungen in der Medizin

Hydrogele entstehen jetzt ohne Chemie
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Kunststofffasern in Wasser ähneln Spaghetti (Foto: Princeton Uni)
Archiv | 16.12.2017 | Wenn Wasser lange Kunststofffasern umspült, ordnen sich diese so an wie Spaghetti auf dem Teller. Das haben Forscher an der Princeton University im US-Bundesstaat New Jersey herausgefunden. Klingt nicht aufregend, hat die Wissenschaftler jedoch elektrisiert. Denn das Ergebnis ist keinn nutzloser, wirrer Haufen, sondern ein Wertstoff namens Hydrogel. Normalerweise bildet er sich durch chemische Reaktionen und Interaktionen. Das Material der Princeton-Forscher entsteht dagegen durch Reibung der Fasern aneinander, wenn diese durch die Nadel einer Spritze gepresst werden. Diese chemiefreie Methode könnte zu einer neuen Gruppe von Hydrogelen führen, die Wunden schließen und anderweitig behandeln.

Hydrogele ähneln menschlichem Gewebe

Die Nutzung von Hydrogelen ist in den letzten Jahren immer weiter angestiegen. Sie werden in der plastischen Chirurgie eingesetzt, dienen als Medikamententräger und chirurgische Klebstoffe sowie als "Tinte" beim 3D-Druck von Biomaterial. Hydrogele ähneln einem lebendem Gewebe, weil beide im Wesentlichen aus Wasser bestehen, plastisch verformbar und porös sind.

 

Bisher habe niemand genau untersucht, was passiert, wenn Fasern, die in Wasser schwimmen, durch eine Injektionsnadel gepresst werden, so Antonio Perazzo, der von der Universität Neapel zum Princeton-Team stieß. Seine Kollegin Janine Nunes glaubt, dass dieser einfache Weg zur Herstellung von Hydrogelen die Tür zu zahlreichen Anwendungen in der Biomedizin aufstößt. Die Entstehung des Gels beruht auf den Scherkräften zwischen den Fasern, wenn sie in Stress geraten, wie zum Beispiel in der dünnen Kanüle einer Spritze.

 

Fasergröße im Mikrometerbereich

Das Verfahren funktioniert nicht mit beliebigen Fasern. Deren Durchmesser müssen im Mikrometerbereich liegen (ein Mikrometer ist ein Tausendstel Millimeter). Nunes stellte sie aus Polyethyleneglykol-Diacrylat her, einem biokompatiblen Spezialkunststoff. Die Fasern haben einen Durchmesser von 35 Mikrometern und sind zwölf Millimeter lang, also 340 Mal länger als dick. Wird diese Masse gerührt oder durch eine Kanüle gepresst, verbinden sich die Fasern und bilden das gewünschte Gel. Die Konsistenz lässt sich durch Variationen von Faserdicke und -länge verändern. Im nächsten Schritt reichern die Forscher nun die Hydrogele an, etwa mit Antibiotika, Nährstoffen und Biomolekülen, die positive Auswirkungen auf die Gesundheit haben. (pte)


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