Nat Commun. 9. September 2020;11(1):4502. doi: 10.1038/s41467-020-18308-9.
Quellungsstärkende Hydrogele durch Einbettung verformbarer Nanobarrieren
Feng Wu 1, Yan Pang 2, Jinyao Liu 3
Zusammenfassung
Biologische Gewebe wie Muskeln können ihre mechanische Festigkeit nach dem Quellen erhöhen, da viele biologische Membranbarrieren vorhanden sind, die den Transmembrantransport regulieren können von Wassermolekülen und Ionen. Im Gegensatz dazu zeigen typische synthetische Materialien ein Quellungs-Abschwächungsverhalten, das aufgrund der Verdünnung des Netzwerks immer mit einem starken Rückgang der mechanischen Festigkeit nach dem Quellen einhergeht. Hier beschreiben wir ein Phänomen der Quellungsverstärkung von Polymermaterialien, das durch eine bioinspirierte Strategie erreicht wird. Liposomale Membran-Nanobarrieren sind kovalent in ein vernetztes Netzwerk eingebettet, um den Transmembrantransport zu regulieren. Nach dem Quellen verformt das gedehnte Netzwerk die Liposomen und initiiert anschließend die Transmembrandiffusion der eingekapselten Moleküle, die die Bildung eines neuen Netzwerks aus dem vorbeladenen Vorläufer auslösen kann. Dank der robusten Beschaffenheit der Doppelnetzwerkstruktur wird das Quellungs-Verstärkungs-Phänomen bei Polymerhydrogelen erfolgreich erreicht. Die durch Quellung ausgelöste Selbstverfestigung ermöglicht die Entwicklung verschiedener dynamischer Materialien.
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