Quellende Mikrochips für Säure, Salz und Alkohol
Entwicklung von Hydrogelen an der TU Dresden
Hydrogele sind wasserenthaltende, aber wasserunlösliche Polymere. Sie haben die Eigenschaft, bei Kontakt mit entsprechenden Substanzen um ein Vielfaches zu quellen, ohne allerdings ihren stofflichen Zusammenhalt zu verlieren. Quellen Hydrogele, nehmen sie Flüssigkeit auf. Gehen sie wieder in den ursprünglichen Zustand über, geben sie Flüssigkeit ab. Temperatur, pH-Wert sowie Konzentration, Lichteinstrahlung oder magnetische bzw. elektrische Felder sind Faktoren, die den Quellprozess bei Hydrogelen beeinflussen bzw. auslösen. Professor Arndt von der TU Dresden bezeichnet diese Kunststoffe als "smarte Hydrogele", "weil sie eigentlich ganz unscheinbare Werkstoffe sind, aber herausragende Eigenschaften besitzen".
Einsetzbar sind die Polymere in der Medizin und Medizintechnik (Kontaktlinsen, gesteuerte Freisetzung von Medikamenten), der chemischen Industrie (Trennsysteme), der Landwirtschaft (gesteuerte Nährstofffreisetzung) sowie in der Elektroindustrie (elektrolytische Gele) und der Sensortechnik (pH-Wertmessung).
In der Medizin wird zum Beispiel ein Wirkstoff mit einem bereits gequollenem Hydrogel versetzt. Nach oraler Einnahme und Kontakt mit der Magensäure reagiert das pH-Wert-empfindliche Hydrogel und gibt mit der Flüssigkeit das Medikament in den Magen ab. Wandert es weiter in dem Darm, ändert sich der pH-Wert. Das Hydrogel nimmt Flüssigkeit auf und quillt wieder, wodurch die Abgabe des Wirkstoffes gestoppt wird. Das Polymer kann dann vom Körper ausgeschieden werden.
Denkbar sind mit Hydrogelen ganze Systeme aus Ventilen, Pumpen und Sensoren. Gegenüber mechanischen Technologien haben hydrogelbasierte Bauteile den Vorteil, dass sie kleiner, preiswerter und zuverlässiger sind.
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