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W. Richtering und I. Berndt (RWTH Aachen) haben
dieses Problem in Zusammenarbeit mit J. S. Pedersen (Uni Århus,
Dänemark) auf elegante Weise gelöst. In einem zweistufigen Prozess
synthetisierten sie polymere Mikrokügelchen mit einem Kern aus
Poly(N-isopropylmethacrylamid )und einer davon abgegrenzten Schale aus
Poly(N-isopropylacrylamid). Beide Polymere zeichnen sich durch eine
besondere Eigenschaft aus: Sie quellen im Wasser auf und bilden so
genannte Microgele. Aufgrund der unterschiedlichen Polymerbausteine in
Schale und Kern unterscheidet sich jedoch ihr Wasseraufnahmevermögen.
Bei 70 °C, der Synthesetemperatur, sind beide
Polymere dicht gepackt. Sie können kaum Wasser und damit auch nicht
die darin gelösten Substanzen aufnehmen. Werden sie auf 25 °C
abgekühlt, so haben Kern und Schale den höchsten Wassergehalt und die
niedrigste Dichte. Gelöste Moleküle können durch die Schale hindurch
in den Kern gelangen und sich dort verteilen. Interessant wird es,
wenn man dann die Temperatur auf 39 °C; erhöht. Dabei ändert sich
ausschließlich das Quellverhalten der Schale. Sie gibt Wasser ab,
schrumpft zusammen und wird dichter als der Kern. Die dort gelösten
Stoffe können die Schale jetzt nicht mehr durchdringen und bleiben im
Innern eingeschlossen.
Solche polymeren Mikrogele mit
Kern-Schale-Architektur bieten neben der Temperatursensitivität noch
einen weiteren Vorteil. Über die Auswahl der Grundbausteine und der
Reaktionsbedingungen lassen sich auch andere Eigenschaften der
Polymere steuern.
Darüber hinaus wäre die Herstellung von Partikeln
mit mehreren Schalen denkbar, die z. B. unterschiedliche
Reaktionsräume innerhalb des Teilchens voneinander abgrenzen könnten.
Die Anwendungsmöglichkeiten sind jedenfalls äußerst vielfältig. |
