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Intelligente stimulus-responsive Hydrogele

Stoffe, die auf mehrere Stimuli reagieren, könnten vor allem in der Biomedizin Anwendung finden, allerdings ist die Herstellung schwierig und muss präzise überwacht werden. EU-finanzierte Forscher machten nun große Fortschritte bei der Entwicklung solcher Materialien.
Intelligente stimulus-responsive Hydrogele
Stimulus-responsive Materialien können abhängig vom äußeren Reiz ihre Eigenschaften verändern, etwa wie dies bei der Hautfarbe von Eidechsen oder Tintenfischen der Fall ist. Das EU-finanzierte Projekt THREE-S (Smart multi stimuli-responsive supports for controlled cell growth) entwickelte daher mittels initiierter chemischer Dampfabscheidung (iCVD) smarte (multi-stimuli responsive) Hydrogele. Hydrogele haben ähnliche Eigenschaften wie lebendes Gewebe und eignen sich für Gewebezüchtung und Regeneration.

iCVD ist ein Verfahren zur Oberflächenpolymerisation, bei dem dünne Filme aus anwendungsspezifischen Polymeren in einem einzigen Schritt in situ und lösungsmittelfrei übereinandergeschichtet werden. Der große Vorteil der Methode ist, dass damit technische Polymere mit spezifischen Mikroeigenschaften und gut definiertem Makroverhalten erzeugt werden können.

Ziel der Forscher von THREE-S war ein Poly(hydroxyethylmethacrylat) (PHEMA)-Hydrogel, dessen mechanische Eigenschaften sich mit Licht und Feuchtigkeit reversibel verändern lassen. Hydrogele sind Polymermaterialien mit unterschiedlicher Festigkeit, die große Mengen an Wasser aufnehmen können. Aus ihnen sollten geeignete Träger hergestellt werden, die kontrollierte Zellanhaftung und Wachstum ermöglichen. Mittels Röntgenstreuung und Röntgenreflexion wurden Strukturveränderungen vor, während und nach der Bestrahlung charakterisiert.

So wurde die Oberfläche des PHEMA-Hydrogels mit Azobenzol funktionalisiert und ein lichtempfindliches Hydrogel entwickelt. Durch Bestrahlung mit Licht kann die Wasseraufnahme variiert werden, um Festigkeit und Elastizität des Hydrogels präzise einzustellen. Das Aufquellen kann so reversibel verändert werden, je nach Art des PHEMA-Hydrogels in Reaktion auf Feuchtigkeit und Licht.

Nach Projektende wollen die THREE-S-Forscher Zellen auf der Oberfläche der intelligenten Hydrogele immobilisieren und so Zelladhäsion und Zellwachstum kontrollieren. Hierfür bieten sich verschiedenste biomedizinische Anwendungen wie Wirkstofftransport, Wundauflagen und Gewebescaffolds.

Verwandte Informationen

Fachgebiete

Life Sciences

Schlüsselwörter

Biomedizin, Hydrogel, THREE-S, initiierte chemische Dampfabscheidung, Medikamentenabgabe
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