Schwellen und Schrumpfen auf Knopfdruck

Einsatz als Wirkstofftransporter

Das reversible Schrumpfen durch Ultraschall haben Rahimzadeh und Stock schon vor einigen Jahren entdeckt. In „Advanced Science“ stellen sie nun zusammen mit TU-Physikprofessorin Regine von Klitzing und der Arbeitsgruppe von Mario Kupnik, Professor im Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik, einen weiteren interessanten Aspekt vor.„PNIPAM ist amphiphil, also sowohl wasser- als auch fettliebend“, erklärt Rahimzadeh. In einem Öl-Wasser-Gemisch wandern die Kügelchen daher an die Grenzfläche zwischen den beiden Flüssigkeiten und reduzieren so die Grenzflächenspannung. Infolgedessen mischen sich Öl und Wasser besser. In ihrer aktuellen Studie stellten die Forschenden fest, dass Ultraschall die Kügelchen nicht nur schrumpfen lässt, sondern auch ihre Anlagerung an die Öl-Wasser-Grenzfläche beschleunigt. Beide Effekte zusammen verringern die Grenzflächenspannung erheblich. Das dürfte für viele industrielle Prozesse interessant sein, denn Substanzen wie Wasser und Öl ließen sich mit PNIPAM-Perlen via Ultraschall mischen. Außerdem kann das Mikrogel nicht nur Wasser einlagern und quasi auf Knopfdruck wieder abgeben, sondern auch katalytisch oder pharmazeutisch aktive Substanzen.

Besonders vielversprechend sei der Einsatz der Mikrogel-Perlen als Wirkstofftransporter in der Medizin, sagt Rahimzadeh: „Unter Einwirkung von Ultraschall könnten sie ihre Fracht gezielt an Zellmembranen und anderen Grenzflächen in unserem Körper freisetzen.“ Bis zur praktischen Anwendung werde aber noch einige Zeit vergehen, da für solche Zwecke umfangreiche Sicherheitsprüfungen und Zulassungsverfahren nötig seien. Es geht den Forschenden um Rahimzadeh und Stock ohnehin nicht vorrangig um neue Systeme für die Wirkstoffabgabe. Vielmehr möchten sie im Detail verstehen, wie Ultraschallwellen mit weichen Partikeln interagieren. Damit erschließen sie ein Gebiet, das noch weitgehend unerforscht ist.