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Chemie

Mit Supramolekülen vom Verfallsdatum zum Zerfallsdatum

In der Natur sind sie keine Seltenheit - Materialien, die sich selbst zusammenfügen und am Ende ihrer Lebenszeit einfach wieder verschwinden. An der Technischen Universität München (TUM) ist es einem Forscherteam nun gelungen, supramolekulare Strukturen zu entwickeln, die zu einem vorher bestimmten Zeitpunkt wieder zerfallen. Eine Eigenschaft, die zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten eröffnet.

19.08.2020

Die Forscher machen sich bei ihren Versuchen einen natürlichen Effekt zu nutze. Die molekularen Bausteine sind zunächst frei beweglich. Gibt man jedoch Energie in Form hochenergetischer Moleküle zu, verbinden sie sich zu supramolekularen Strukturen. Ist die Energie aufgebraucht, zerfallen die Strukturen von selbst. Im Labor beschränkt sich dieses Zerfallsdatum momentan noch auf mehrere Minuten bis wenige Stunden. Bereits in wenigen Jahren sollen aber auch längere Zeiträume in der Praxis möglich sein. Im Vergleich zu biologisch abbaubaren Materialien (z.B. PLA) liegt hier der entscheidende Vorteil. Die Lebensdauer von Supramolekülen wird durch die zugegebene Menge von Energie bestimmt. Bei Biomaterialien führt erst eine (teils aufwendige) Kompostierung zum tatsächlichen Zerfall des Materials. 

In Versuchen dienen Supramoleküle schon jetzt als zukünftige stoffliche Basis für eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten. Vielversprechend ist der Einsatz in medizinischen Anwendungen zur Reduktion von postoperativen Eingriffen. Ein vielzitiertes Beispiel ist die Tablette, die sich im Körper selbständig nach definierter Zeit auflöst und das Medikament lokal und damit gezielter freisetzt. Ebenso nützlich, der Einsatz von temporärem Gewebe (z.B. Hydrogel) zur Stabilisierung von künstlichen Gelenken in der Reha-Phase oder nach Organtransplantationen. 

Auch für die industrielle Produktion könnten sich zukünftig spannende Innovationen ergeben: Denkbar ist der Einsatz von Materialien mit Zerfallsdatum bei der Entwicklung neuartiger Tinten. So ließe sich die Tageszeitung täglich neu programmieren, ganz ohne revolutionäre Displaytechnologie. Auch Verkaufsverpackungen könnten sich, wenn sie an ihren Bestimmungsort gelangt sind, selbstständig auflösen. Ob es indes gelingt, eines Tages auch supramolekulare Maschinen oder Handys zu bauen, die verschwinden, wenn sie nicht mehr benötigt werden, bleibt vorerst fraglich.

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19.08.2020

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