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Faszination Technik Intelligente Gummimaterialien für die Biomedizin

Quelle: Universität Stuttgart 1 min Lesedauer

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In unserer Rubrik „Faszination Technik“ stellen wir Konstrukteuren jede Woche beeindruckende Projekte aus Forschung und Entwicklung vor. Heute: intelligente Gummimaterialien, die sich an ihre Umgebung anpassen können.

Ein Armband aus intelligenten Gummimaterialien kann sich etwa an die Bewegung des Handgelenks ideal anpassen.(Bild: Universität Stuttgart, FSM-Labor, F. Sterl)
Ein Armband aus intelligenten Gummimaterialien kann sich etwa an die Bewegung des Handgelenks ideal anpassen.
(Bild: Universität Stuttgart, FSM-Labor, F. Sterl)

Ein Pflaster zur kontrollierten Abgabe von Medikamenten muss aus besonderen Materialien bestehen. Es muss wissen, wann die Medizin freigesetzt werden darf und autonom diese Entscheidung treffen. Materialwissenschaftler und Pharmazeuten der Universitäten Stuttgart und Tübingen haben dafür nun autonom schaltbare Polymermaterialien entwickelt. Laut einer Mitteilung können diese sich an Bewegungen und wechselnde Umweltbedingungen anpassen. Die Forschungsergebnisse wurden zuerst im Fachmagazin Advanced Materials Technologies veröffentlicht.

Die intelligenten Gummimaterialien erkennen Temperatur und Feuchtigkeit in ihrer direkten Umgebung und können entsprechend ihre Materialeigenschaften anpassen. Sie können dabei Steifigkeitsänderungen über mehr als vier Größenordnungen zeigen und lassen sich selbst bei großen Deformationen elastisch verformen.

Einsatz in der Robotik denkbar

„Diese extreme Anpassungsfähigkeit macht unsere Polymere extrem attraktiv für Roboter aus weichen organischen Materialien, wie sie – Stichwort Soft Robotics – beispielsweise in der Biomedizin oder auch bei Such- und Bergungseinsätzen verwendet werden“, sagt Studienautorin Sabine Ludwigs vom Institut für Polymerchemie. Auch für intelligente Hautanwendungen wie etwa Exoskelette aus weichen flexiblen Stoffen sei ein Einsatz möglich. Bei beiden Anwendungen könne das Material sowohl schnelle als auch langsame Bewegungen ermöglichen.

Die Anpassung an Feuchte und die reversible Wasseraufnahmefähigkeit eröffnen außerdem den Einsatz als Pflaster für die kontrollierte Arzneimittelfreigabe durch die Haut, heißt es weiter. „Der Trick besteht darin, dass die Wirkstofffreisetzung als Reaktion auf die veränderliche Feuchte der Wunde, also abhängig vom Wundexsudat, vom Pflaster selbst gesteuert wird“, erklärt die Tübinger Pharmazie-Expertin Dominique Lunter.

Im nächsten Schritt wollen die Forscher multifunktionale Materialsysteme untersuchen, die sich sowohl autonom an ihre Umgebung anpassen, als auch auf aktive Trigger, wie zum Beispiel elektrische Stimuli reagieren können.

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