Formwandler auf Knopfdruck

Ein internationales Forscherteam hat Kunststoffe entwickelt, deren Form sich durch UV-Licht beeinflussen lässt. Wird dieses lichtsensitive Material beispielsweise gebogen und anschließend mit UV-Licht bestrahlt, behält es seine neue gebogene Gestalt. Um es wieder in seine ursprüngliche Form zurückzubringen, reicht eine einfache Bestrahlung ebenfalls mit UV-Licht ? diesmal jedoch einer leicht veränderten Wellenlänge. Die lichtregulierbaren Kunststoffe könnten gerade in der Medizin von großem Nutzen sein.
Die lichtregelbaren Polymere von Andreas Lendlein vom GKSS-Forschungszentrum in Teltow und seinen Kollegen enthalten eine Art "Lichtschalter", der sich durch UV-Licht verschiedener Wellenlänge an- und ausschalten lässt. Dieser Lichtschalter besteht aus Zimtsäure oder mit diesem Stoff verwandten Substanzen, die sich gleichmäßig verteilt überall in dem Polymernetzwerk befinden. Werden diese Zimtsäure-Moleküle mit UV-Licht einer Wellenlänge von mehr als 260 Nanometer bestrahlt, reagieren sie miteinander und bilden stabile Quervernetzungen. UV-Licht einer kürzeren Wellenlänge bricht die Querverbindungen wieder auf.

Die Wissenschaftler stellten nun aus dem lichtsensiblen Material einen filmartigen Streifen her, den sie durch äußere Kräfte ausdehnten und anschließend mit UV-Licht bestrahlten. Durch die Quervernetzung der Zimtsäure-Moleküle blieb der Filmstreifen von selbst in der verlängerten Form. Wurde er jedoch mit dem leicht veränderten UV-Licht behandelt, löste sich das Zimtsäure-Netzwerk auf, und der Film kehrte wieder in seine ursprüngliche kürzere Form zurück.

In einem weiteren Versuch bestrahlten die Forscher nur eine Seite des gedehnten Films mit UV-Licht. Diesmal behielt der Streifen nicht seine ausgedehnte Form, sondern rollte sich in einer Spirale zusammen. Grund dafür war die unterschiedliche Bestrahlung: Die Quervernetzung der Zimtsäure hatte nur auf der bestrahlten Seite stattgefunden.

Das Prinzip, das den lichtempfindlichen Kunststoffen zugrunde liegt, nennen Experten "Formgedächtnis". Materialen mit Formgedächtnis sind in der Lage, sich ihre ursprüngliche Gestalt zu merken. Werden sie durch äußere Krafteinwirkung in eine andere Form gebracht, können sie diese unter bestimmten Voraussetzungen beibehalten und kehren aufgrund eines äußeren Reizes wieder in ihre ursprüngliche Form zurück. Bisherige Materialien mit Formgedächtnis reagieren meist auf Temperaturveränderungen.

Mögliche Anwendungen sehen die Entwickler unter anderem in der Medizintechnik. Denkbar seien beispielsweise so genannte Stents aus dem Material, erklärt Sabine Benner vom GKSS in Teltow gegenüber ddp. Solche Gefäßstützen werden mit minimalinvasiver Chirurgie in ein verengtes oder beschädigtes Blutgefäß eingeführt und stabilisieren dieses. Stents aus dem neuen Material könnten leicht eingeführt und erst vor Ort durch UV-Licht ausgehärtet werden.

Andreas Lendlein ( GKSS-Forschungszentrum, Teltow) et al: Nature, Vol. 434, S. 879
ddp/wissenschaft.de ? Stefanie Offermann


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