Bürsten mit Schalter
Neues Projekt zur Erforschung funktionaler Schichten aus Polymerbürsten
Polymerbürsten bestehen aus Polymeren, das sind lange Ketten winziger Moleküle. Die Molekülketten werden so dicht auf eine Oberfläche gepfropft, dass sie sich strecken müssen und abstehen wie Borsten. Je nach Art des Polymers können sie Wasser, Kalk oder andere Stoffe anziehen oder abstoßen. Gleich beides kann eine Bürste aus zwei Polymerarten mit entgegengesetzten Eigenschaften. Die sogenannten binären Polymerbürsten brauchen jedoch zusätzlich einen "Schalter", damit sie wissen, wann sie was tun sollen. Doch nicht Knöpfe oder Hebel erfüllen diese Aufgabe, sondern die Umgebungsbedingungen. "Wir schalten sie einfach durch Veränderung der Temperatur oder des pH-Werts", erklärt Manfred Stamm. "Nur die jeweils 'angeschaltete' Polymerart zeigt Wirkung, denn nur sie kann ihre 'Borsten' ausstrecken." Mit einer Beschichtung aus binären Polymerbürsten könnte beispielsweise ein Surfanzug Wasser bei 5 Grad Celsius abweisen und bei 25 Grad als angenehme Erfrischung durchlassen.
Doch von funktionaler Bekleidung oder anderen Anwendungen ist das Bürsten-mit-Schalter-Projekt derzeit noch weit entfernt, erst mal geht es um Grundlagenforschung. Welche Polymerarten eignen sich am besten? Und welche "Schalter"? Und tun die Bürsten tatsächlich das, was sie sollen? Mit bloßem Auge ist das nicht zu sehen, dafür sind die borstigen Gebilde zu klein. Karsten Hinrichs vom Institute for Analytical Sciences untersucht sie darum mit einem speziellen Gerät, einem sogenannten Ellipsometer. "Damit können wir die Polymerbürsten in Aktion beobachten, jedoch ohne sie dabei zu stören", erläutert der Berliner Physiker. Und Petra Uhlmann aus der Arbeitsgruppe von Manfred Stamm ergänzt: "Erst wenn wir genau wissen, wie die Bürsten funktionieren, können wir sie auch optimieren."
Ob sich die Polymerbürsten wie gewünscht schalten lassen, erproben die Wissenschaftler an Proteinen und anderen Nanopartikeln. Ist das Projekt erfolgreich, sind mögliche Anwendungen gar nicht mehr so weit weg, denn bestimmte Proteine bilden die Basis zum Züchten künstlichen Gewebes. Sind die Bürsten "an", können sich die Proteine auf ihnen ablagern, das Gewebe darauf in Ruhe wachsen. Zum Schluss muss es jedoch irgendwie wieder entfernt werden. "Bei den bisher verwendeten Methoden erfolgt die Ablösung auf chemischem Wege, wobei das künstliche Gewebe geschädigt werden kann", erklärt Petra Uhlmann. "Mit den schaltbaren Polymerbürsten wäre es einfacher: eine simple Änderung der Temperatur oder einer anderen Umgebungsbedingung - und das gezüchtete Hautgewebe oder Blutgefäß löst sich von allein und lässt sich problemlos ernten."
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