Vernetzte Polymere nach dem Vorbild der Natur

Sarah Perry: Kettenbildung verschiedener Monomere. Bild: Sarah Perry

Forscher der University of Illinois haben mit Kollegen aus Massachusetts den ersten Schritt zur Kontrolle über die Vernetzung von Kunststoffen gemacht. Dabei ließen sie sich von der Natur inspirieren, die ebenfalls Moleküle miteinander verbindet. Ein Beispiel dafür sind Proteine, die in allen Lebewesen vorkommen. Die neue Technik könnte neuartige Materialien hervorbringen, die die Verabreichung von Medikamenten verbessert.

Richtige Position wichtig

Die natürliche Kettenbildung bei Proteinen funktioniert so: Aminosäuren bilden bestimmte Molekülgruppen, sogenannte Monomere. Daraus entstehen lange Ketten. Die Eigenschaften des so entstandenen Materials hängt davon ab, welche Position die einzelnen Monomere besetzen. Dabei spielen elektrostatische Kräfte eine Rolle.

Genau das kopieren Charles Sing, Professor für Chemie und biomolekulares Ingenieurswesen, und seine Mitstreiter Jason Madinya und Tyler Lytle sowie Sarah Perry, Professorin für Chemieingenieurswesen an der University of Massachusetts. Sie konzentrierten sich auf Koacervate, das sind gelartige Kunststoffe, die in der Kosmetik- und Lebensmittelindustrie eingesetzt werden. Die winzigen Kugeln enthalten Duftstoffe und Additive. Wenn die Produkte verändert werden, müssen andere Koacervate eingesetzt werden, die auf herkömmliche Art schwierig herzustellen sind.

Vielfalt mit wenigen Bausteinen

Die US-Forscher konnten zeigen, dass es auch einfacher geht. Sie bugsieren die Monomere mithilfe von elektrostatischen Kräften an bestimmte Stellen, sodass sich die Eigenschaften gezielt verändern. "Genauso macht es die Natur. Mithilfe von wenigen Bausteinen schafft sie eine nahezu unendliche Vielfalt an Leben", verdeutlicht Perry abschließend.

Bei der konventionellen Kunststoff-Herstellung lassen sich bestimmte Eigenschaften nur begrenzt einstellen. Die neuen Ergebnisse vervielfachen die Möglichkeiten, unterschiedliche Kunststoffe herzustellen. "Im Augenblick arbeiten wir mit Material in Makrogrößen", sagt Sing. Das sind Größen, die ohne Hilfsmittel sichtbar sind. "Künftig wollen wir auch den Nanobereich erschließen." Dabei geht es um Objekte, die nur wenige Millionstel Millimeter groß sind.

Quelle: www.pressetext.com/Wolfgang Kempkens