Kunststoff mit Formgedächtnis reagiert auf Ultraschall

Sherbrooke (Kanada) -  Abhängig von der Temperatur können manche Kunststoffe zwischen verschiedenen Formen hin und her schalten. Mit diesem Formgedächtnis wollen Forscher Nanokapseln entwickeln, die in Zukunft Arzneien gezielt an bestimmten Stellen im Körper freisetzen sollen. Fokussierte Ultraschallpulse liefern für den kontrollierten Formwechsel die notwendige Wärme. Über ihre ersten vielversprechenden Versuche berichten die Wissenschaftler im Fachblatt „Journal of Materials Chemistry“.

„Ultraschall, der bisher schon für Diagnosen verwendet wird, könnte eine gezielte Formänderung und Freisetzung von Arzneien ermöglichen“, sagt Yue Zhao von der University of Sherbrooke. Mit seinem Team entwickelte er auf der Basis eines Polymethacrylats den Kunststoff mit Formgedächtnis. Bei knapp 40 Grad Celsius falteten sie einen Polymerstreifen viermal. Unter fokussiertem Ultraschall mit 25 Watt Leistung heizte sich der Kunststoff lokal auf bis zu 103 Grad auf und faltete sich – seine ursprüngliche Form annehmend – wieder auf.

Bei ihren ersten Versuchen füllten Zhao und Kollegen noch keine echten Arzneien in die Zwischenräume des Polymerstreifens. Stattdessen deponierten sie Kupfersulfat in die filigrane Struktur. Nach dem Aufheizen mit Ultraschall wurde das Kupfersulfat während des kontrollierten Auseinanderfaltens freigesetzt.

Im Prinzip können nun aus diesen Formgedächtnispolymeren winzige Wirkstoff-Container gebaut werden, die beispielsweise im Blutkreislauf eines Patienten zirkulieren sollen. Da Ultraschall problemlos menschliches Gewebe durchdringt, ließen sie sich diese Transporter sogar von außen kontrollieren und öffnen. Vor ersten Tests an Versuchstieren mit einer echten Arzneimittelfracht wollen die Forscher die Temperaturschwellen, ab denen der Kunststoff seine Form ändert, noch an die natürliche Körpertemperatur anpassen. Zusätzlich muss noch die Verträglichkeit des Materials für lebende Organismen überprüft werden.