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Ulrichs Vorhaben baut auf Erkenntnissen, auf die
das Team durch Zufall gestoßen ist. "Bei mehreren unserer
Reaktionsversuche mit Hydraten, das sind Kristalle, die in ihrem
Konstrukt Wasser in das Kristallgitter eingelagert haben, ist ein Filz
aus vielen Nadeln entstanden. Damals war es unser Anliegen, diese
Nadeln zu beseitigen", blickt Ulrich zurück. Irgendwann ist man auf
die Idee gekommen, den Filz genauer zu untersuchen. Dabei haben die
Wissenschaftler festgestellt, dass es sich um kleinste Röhrchen
handelt, Nanoröhrchen.
Stabil, belastbar und dennoch winzig
Diese sogenannten Nanotubes werden in der
Wissenschaft aus anderen Materialien und über andere Wege schon seit
einigen Jahren hergestellt. Typisch sind die Durchmesser der Röhren
von weniger als 100 Nanometern. Ihre Einsatzgebiete sehen Experten
hauptsächlich in der Elektrotechnik, der Kunststoffindustrie und der
Pharmazie. Größere Bedeutung erlangten in den letzten Jahren vor allem
Nanoröhrchen auf Kohlenstoffbasis. Sie gelten als stabil und
belastbar, doch haben sie einen entscheidenden Nachteil.
Wissenschaftler sind mit diesem Stoff materialgebunden und müssen mit
dessen Eigenarten leben.
"Wir wollen Nanoröhrchen entwickeln, bei denen wir
selbst entscheiden können, aus welchem Material sie bestehen", führt
Ulrich ein. Das Team hat sich für die Stoffgruppe der Solvate
entschieden. "Solvate umfassen alle kristallinen Stoffe, die in ihrem
Kristallgitter Flüssigkeiten einlagern können."
Um das Ausgangsmaterial anzupassen, wird durch die
Neuanpassung der Experimentierumgebung, beispielweise durch die
Veränderung der Temperatur oder der Luftfeuchtigkeit, eine Abgabe oder
Zunahme der Flüssigkeitsanteile in der Kristallstruktur hervorgerufen.
"So lässt sich unter anderem der Solvatzustand beeinflussen", fährt
Ulrich fort.
Im Team kamen nun viele Fragen auf: Wie kann man
diese Röhrchen weiter verkleinern? Wie kann man gezielt die
Eigenschaften bei der Kristallisation beeinflussen und zuverlässig
steuern? Funktioniert die Herstellung auch mit anderen
Kristallstrukturen? Kann man die Größe des Durchmessers gezielt
vorherbestimmen? "Diese Fragen wollen wir klären. Wir müssen erst
einmal begreifen, welche Prozesse man wie steuern kann. Die
Hauptarbeit liegt da noch vor uns."
Neue Möglichkeiten für Wissenschaft und Wirtschaft
Ziel ist es, den Durchmesser der Tubes von derzeit
300 Nanometer auf 100 Nanometer zu verkleinern. "Außerdem wollen wir
versuchen, die Röhrchen zu verschließen", erklärt Ulrich weiter zum
Projekt. Die daraus entstehenden Container, sogenannte Nanocontainer,
könnten vor allem in der Pharmazeutische Anwendung interessant sein.
Durch Impfungen könnten z. B. diese mit dem Impfstoff gefüllten
Container mit zeitlicher Verzögerung langsam in den menschlichen
Körper abgegeben werden. Die Röhre an sich würde sich ebenfalls
zeitlich verzögert auflösen. Dazu müssen Röhrchen entwickelt werden,
die perfekt auf den menschlichen Körper abgestimmt sind und
entsprechend reagieren. "Der Impfstoff dürfte nicht zu schnell
abgegeben werden, um Vergiftungserscheinungen zu vermeiden. Geht der
Stoff zu langsam ins Blut über, wäre er wirkungslos", weiß Ulrich.
Er sieht viele weitere Einsatzmöglichkeiten für
Nanoröhrchen auf Solvatbasis. Das sei seiner Ansicht nach wie bei den
Kohlenstoffröhrchen nicht nur auf pharmazeutische Entwicklungen
beschränkt.
Problematisch sind vor allem die Analyseverfahren.
"Röhrchen herzustellen, ist die eine Sache. Zu beweisen, dass man
wirklich zu einem bestimmten Ergebnis gekommen ist und dass es sich um
reproduzierbare Vorgänge handelt, ist eine andere." Diese Analytik sei
teuer und aufwändig. Um sie dennoch durchführen zu können, arbeitet
das Team um Ulrich mit anderen Projekten der Universität zusammen.
"Wir können auf die Technik anderer Fachbereiche zugreifen. Das spart
Zeit und Geld." Letzteres wird im übrigen vom Land Sachsen-Anhalt ihm
Rahmen der Exzellenzinitiative zur Verfügung gestellt. 2008 sollen
dann erste Ergebnisse vorliegen. |
