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Inhalt archiviert am 2024-06-18

Exploiting Chemical Self-Organisation in Materials Science

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Biomimetik inspiriert Materialwissenschaftler

Auf der Suche nach chemischen Verfahren zur Erzeugung komplexer Muster auf synthetischen Materialien ließen sich Forscher von lebenden Organismen inspirieren.

Biologische Systeme sind oft hochkomplexe und zugleich geordnete Strukturen, in denen Selbstorganisation auf chemischer und physikalischer Basis stattfindet. Wäre es möglich, diese Prozesse nachzustellen, könnten strukturierte Oberflächen für neue Werkstoffe, Diagnostik oder sogar synthetische Gewebe erzeugt werden. Das EU-finanzierte Projekt "Exploiting chemical self-organisation in materials science" (ECSOMS) entwickelte Musterbildungsprozesse nach dem Vorbild der Natur für die Materialwissenschaften. Die Studie, zu der Physiker und Ingenieure ihre Expertise beitrugen, basiert auf der Theorie von Alan Turing, der zufolge die biologische Ordnung durch das Zwischenspiel von Autokatalyse und Verbreitung entstehen kann. Autokatalyse ist eine positive chemische Rückkopplung, bei der ein Endprodukt gleichzeitig der Katalysator einer Reaktion ist. Die Forscher suchten nach neuen Enzymen als Ausgangsprodukte für chemische Rückkopplungen, die geeignete Reaktionsbedingungen für die Kopplung von pH-sensitiven Polymere schaffen. Entwickelt wurde auch ein neuer Strömungsreaktor, der Punkt- und Streifenmuster auf der gekrümmten Oberfläche eines Zylinders erzeugen kann. Dieses Muster kann sich entsprechend des Verhältnisses zwischen Zylinderradius und Wellenlänge des Musters verändern. ECSOMS trug damit neue Erkenntnisse zu einem wichtigen theoretischen Forschungsbereich bei und sollte viele praktische Anwendungen bei der Entwicklung von Wirkstofftransportsystemen und Materialwissenschaften bieten.

Schlüsselbegriffe

Biologische Systeme, geordnete Strukturen, Autokatalyse, Enzyme, pH-sensitive Polymere, Strömungsreaktor, Arzneimittelverabreichung

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