Harte Schale, weicher Kern

Am Kieler Lehrstuhl für Physikalische Chemie entwickelte Dr. Ingo Berndt unter Leitung von Professor Walter Richtering in seiner Promotionsarbeit Nanopartikel mit besonderen Eigenschaften.

Das Besondere an den Mini-Kügelchen ist ihr Aufbau: »Ich habe Teilchen hergestellt, die eine Kern-Schale-Morphologie besitzen. Dabei bestehen Kern und Schale aus unterschiedlichen Polymeren, die verschieden auf Temperaturänderungen reagieren«, erklärt Dr. Berndt, der mitt­lerweile bei B. Braun Aesculap in Tuttlingen, einem Unternehmen der Gesundheits­versorgung, arbeitet. »Beide Polymere quellen im Wasser auf und bilden so genannte Mikrogele.«

Entscheidend für eine spätere Anwendung der Teilchen ist, dass sich das Wasser&Shy;aufnahmevermögen zwischen den Polymerbausteinen unterscheidet und dass es durch die Umgebungstemperatur gesteuert werden kann. Bei 70 Grad Celsius, der Herstellungstemperatur, sind beide Polymere dicht gepackt. Sie können kaum Wasser und darin gelöste Substanzen aufnehmen. Werden die Mikrogele auf unter 34 Grad Celsius abgekühlt, so haben Kern und Schale den höchsten Wassergehalt und die niedrigste Dichte. Gelöste Moleküle können durch die Schale hindurch in den Kern gelangen und sich dort verteilen. Interessant wird es, wenn man die Temperatur auf 39 Grad erhöht. Dabei ändert sich ausschließlich das Quellverhalten der Schale. Sie gibt Wasser ab, schrumpft zusammen und bildet eine dichte Hülle um den Kern.

Nanopartikel mit einer Schale, deren Dichte sich temperaturabhängig regeln lässt, eignen sich laut Berndt für vielfältige industrielle und biomedizinische Anwendungen. So können die Mikrogele beispielsweise bei Reinigungsprozessen mit Verunreinigungen beladen werden, die nach Temperaturerhöhung eingeschlossen und ganz einfach abgetrennt werden können. Durch die dichte Schale können pharmazeutische Wirkstoffe nur sehr langsam nach außen gelangen; auf diese Weise eignen sich die Mikrogele für eine kontrollierte Freisetzung von Wirkstoffen über einen längeren Zeitraum.

In seiner Promotionsarbeit hat Berndt in Kooperation mit Professor Jan Skov Pedersen von der Universität Arhus, Dänemark, die Größe der Teilchen als eine Funktion der Temperatur aufgezeichnet und die Struktur im Inneren der Teilchen aufgeklärt. Die Arbeit wurde mit dem Familie-Schindler-Förderpreis 2006 ausgezeichnet. ne

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