Gemeinsame Wissenschaftler der Universität Stuttgart und Pharmazeuten der Universität Tübingen haben einen Artikel mit dem Titel „Autonomous Adaptation of Intelligent Humidity-Programmed Hydrogel Patches“ veröffentlicht. da drin zeigen Sie zeigen, wie intelligente und autonom schaltbare Polymere hergestellt werden können. Das Wort „intelligent“ bezieht sich auf die Tatsache, dass sich die Eigenschaften des Materials selbstständig an die Umgebungsbedingungen anpassen können, in denen es eingesetzt wird.

Autonom schaltbare Polymere

Die Steifigkeit der entwickelten selbstschaltenden Polymere kann sich je nach Luftfeuchtigkeit und Temperatur um mehr als vier Größenordnungen ändern. Materialien können auch bei großen Verformungen elastische Veränderungen erfahren, sodass die mechanischen Eigenschaften an die jeweilige Anwendung angepasst werden können.

„Durch diese hohe Anpassungsfähigkeit eignen sich unsere Polymere ideal für Roboter aus weichen organischen Materialien, wie sie beispielsweise in der Biomedizin oder bei Such- und Rettungseinsätzen eingesetzt werden. Das Schlüsselwort hier ist „Soft Robotics“. Diese Polymere eignen sich auch gut für den Einsatz in Smart-Skin-Anwendungen, wie z Exoskelette in weichen und anschmiegsamen Stoffen“, erklärt Sabine Ludwigs, eine der Autorinnen des Artikels.

Für beide Anwendungen muss das Material schnelle und langsame Bewegungen zulassen, also über einstellbare viskoelastische Eigenschaften verfügen. „Genau das kann die von uns entwickelte Hardware“, sagt Professor Holger Steeb.

Anpassungsfähigkeit

Darüber hinaus eignet sich das Material aufgrund seiner Hydroanpassungsfähigkeit und der reversiblen Wasseraufnahmefähigkeit als Pflaster für die kontrollierte Abgabe von Medikamenten durch die Haut. Die Forscher experimentierten gezielt mit der Freisetzung des Schmerzmittels Diclofenac in einem Hautmodell. „Der Hauptmechanismus besteht darin, dass es das Pflaster selbst ist, das die Freisetzung des Wirkstoffs als Reaktion auf unterschiedliche Wundfeuchtigkeitsniveaus steuert, also abhängig von der Flüssigkeit, die aus der Wunde austritt“, erklärt Dominique Lunter, Apothekerin. Experte mit Sitz in Tübingen, Deutschland.

Zukünftig wollen die Forscher multifunktionale Materialsysteme untersuchen, die sich autonom an ihre Umgebung anpassen und auf aktive Auslöser wie elektrische Reize reagieren können. Darüber hinaus planen sie, Simulationen als Grundlage für die Modellierung und Vorhersage komplexer Architekturen zu nutzen.

Über die Umfrage

Die entsprechende Forschung wurde im Rahmen des kürzlich eingerichteten Interfaculty Functional Soft Materials Lab (FSM Lab) innerhalb des Exzellenzclusters Data-Integrated Simulation Science an der Universität Stuttgart (EXC 2075, SimTech) durchgeführt. Es ist das Ergebnis einer sehr fruchtbaren Zusammenarbeit zwischen zwei Forschungsgruppen um Sabine Ludwigs, spezialisiert auf Polymerchemie, und Holger Steeb, dessen Arbeitsschwerpunkt auf der Mechanik und Funktion intelligenter Polymermaterialien liegt.

Die Suchergebnisse sind veröffentlicht in fortschrittlichen Materialtechnologien. Die kooperierenden Wissenschaftler werden von Prof. Sabine Ludwigs (Institut für Polymerchemie) und Prof. Holger Steeb (Institut für Mechanik, MIB) von der Universität Stuttgart sowie Prof. Dr. Dominique Lunter (vom Lehrstuhl für Pharmazeutische Technologie der Universität Tübingen).