Dank neuartiger Nanopartikel in so genannten Mikrogelen könnte es einst möglich werden, Medikamente genau an den Ort im Körper zu bringen, wo sie gebraucht werden. Die winzigen Mikrogel-Partikel lassen sich sowohl bezüglich ihrer Grösse als auch ihrer räumlichen Orientierung von aussen steuern. Dies ist eine der potentiellen künftigen Anwendungen einer Kombination magnetischer und temperatursensitiver Materialien, welche Forschende entwickelt haben.
Kosmetika, Farben, Milchprodukte, Saucen, Cremes und viele anderen alltäglichen Produkte basieren auf der
homogenen Durchmischung bestimmter Substanzen in einer Flüssigkeit. Häufig ist dies Wasser. Eine Feuchtigkeitscreme
z.B. besteht aus fein verteilten Oeltröpfchen in Wasser, auch Emulsion genannt. Die Beweglichkeit der Tröpfen bestimmt dann die Festigkeit, oder Textur, der Emulsion. Bei geringer Tröpfchenkonzentration ist die Mischung flüssig, während sie bei hohen Konzentrationen ein cremiges Verhalten zeigt. Der Uebergang ist eindrücklich bei der Freiburger Double Creme zu beobachten, welche mit steigendem Fettgehalt immer zähflüssiger erscheint.
Das Ziel einer Freiburger Foschergruppe ist es, die mikroskopische Bewegung der einzelnen Nanopartikel bei der Verfestigung besser zu verstehen. Insbesondere über die Rotationansbewegung ist bisher wenig bekannt, da die
meisten Partikel, wie z.B. die Fetttröpfchen einer Emulsion, homogen und kugelförmig sind. Eine Drehung des
Partikels ist somit nicht sichtbar.
Um dieses Problem zu lösen, haben die Forschenden Camille Dagallier und Hervé Dietsch « intelligente » Nanopartikel synthetisiert, welche sich in einem Magnetfeld drehen lassen und deren Grösse durch die gewählte Temperatur eingestellt werden kann. Der Kern der einzelnen Partikel, in der Form eines Reiskorns, besteht aus Eisenoxid. Diese Eisenkerne wurden umhüllt mit einem Microgel-Polymernetzwerk, welches je nach Temperatur unterschiedlich stark mit Wasser aufgequollen ist. Erste physikalische Untersuchungen des Schwellverhaltens und der Orientierung haben gezeigt, dass die Partikel in der Tat das gewünschte Verhalten an den Tag legen.
Diese neuartigen synthetischen Materialien vereinen somit mehrere, auch für praktische Anwendungen hochinteressante, Eigenschaften. Aufgrund der Quelleigenschaften können Mikrogele Wirkstoffe, wie z.B. pharmakologisch aktive Substanzen, kontrolliert aufnehmen und abgeben. Die Kombination mit magnetischen Eigenschaften würde es erlauben, die Wirkstoffe gezielt an einem Punkt im Körper zu bringen. Darüber hinaus kann der Kern durch magnetische Wechselfelder erhitzt werden und somit die Abgabe der Wirkstoffe von aussen eingestellt werden.
Originalpublikationen
Thermoresponsive hybrid microgel particles with intrinsic optical and magnetic anisotropy, Camille Dagallier, Hervé
Dietsch, Peter Schurtenberger and Frank Scheffold, SOFT MATTER, 2010, 6, 2174-2177
http://www.rsc.org/Publishing/Journals/SM/article.asp?doi=c000305k
Highlights in Chemical Sciences 05/2010, «Dual responsive microgel particles »
http://www.rsc.org/Publishing/ChemScience/Volume/2010/05/dual_responsive.asp
