Aufquellen als Messlatte

Foto: Mikrochips

Quellen Hydrogele, nehmen sie Flüssigkeit auf. Gehen sie wieder in den ursprünglichen Zustand über, geben sie Flüssigkeit ab. Temperatur, pH-Wert sowie Konzentration, Lichteinstrahlung oder magnetische oder elektrische Felder sind Faktoren, die den Quellprozess bei Hydrogelen beeinflussen oder auslösen. Karl-Friedrich Arndt, Professor für Spezielle physikalische Chemie/Physikalische Chemie der Polymere an der Technischen Universität Dresden, bezeichnet diese Kunststoffe als "smarte Hydrogele", "weil sie eigentlich ganz unscheinbare Werkstoffe sind, aber herausragende Eigenschaften besitzen", so der Wissenschaftler.

Einsetzbar sind die Polymere in der Medizin und Medizintechnik in Kontaktlinsen oder bei der gesteuerten Freisetzung von Medikamenten, der chemischen Industrie in Trennsystemen, der Landwirtschaft bei gesteuerter Nährstofffreisetzung sowie in der Elektroindustrie in elektrolytischen Gelen und der Sensortechnik in der pH-Wertmessung.

Gerald Gerlach, Direktor des Instituts für Festkörperelektronik an der TU Dresden will jetzt Hydrogele in einen winzigen Siliziumchip integrieren und den Quellprozess als Indikator verwenden. Das auf dem Mikrochip platzierte Polymer quillt nach Kontakt mit einer Flüssigkeit, die untersucht werden soll. Dabei gibt das „Quellverhalten“ Aufschluss über die chemische Zusammensetzung, denn eine anliegende, flexible Membran verformt sich. Widerstände messen anschließend den Grad der Deformation, wodurch eine spezifische Messgröße bestimmt werden kann. Mit diesen Sensoren könnten unter anderem Gewässer kontinuierlich auf pH-Wertveränderungen oder Salzkonzentration überwacht oder der Alkoholgehalt in wässrigen Lösungen bestimmt werden.

COMPAMED.de; Quelle: Technische Universität Dresden