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Ein Polymer, das sich selbst heilt

16.10.2018

Selbstheilende Materialien sind seit langem bekannt. Solche Materialien können beispielsweise Polymere sein, in deren Inneren sich Kapseln oder Kanäle mit einer flüssigen Substanz befinden: Wenn etwas beschädigt wird, füllen sie die beschädigte Stelle aus und härten schnell aus.

Es gibt mehrere andere Ansätze zur Herstellung solcher Materialien, aber fast alle sind auf die eine oder andere Weise mit dem Vorhandensein von Wirkstoffen im Inneren des Objekts verbunden. Daher stellte sich die von Forschern des Massachusetts Institute of Technology (MIT) vorgeschlagene Lösung des Problems als ziemlich ungewöhnlich heraus - sie schufen eine Substanz, die Material zur Rückgewinnung direkt aus der Luft aufnimmt.

Etwas aus Luft zu bauen ist eher problematisch, zu knapp ist das Sortiment an „Baustoffen“: Stickstoff, Sauerstoff, Kohlendioxid und Wasser, obwohl die Natur diese Schwierigkeiten überwinden kann. Die Forscher haben gerade einen Teil ihrer Technologie in Pflanzen erblickt, die gelernt haben, Kohlendioxid im Prozess der Photosynthese zu komplexen organischen Substanzen zu verarbeiten. Chemiker am MIT isolierten Chloroplasten aus lebenden Zellen, brachten sie in eine Polymergelmatrix und versahen sie mit einem Enzym und Monomermolekülen.

Das Ergebnis war folgendes: Der Chloroplast in der Matrix absorbiert Kohlendioxid aus der Luft und verwandelt es unter Lichteinfluss in eine Reihe von Produkten, von denen das wichtigste Glukose ist. Außerdem wird Glucose unter der Wirkung des Enzyms Glucoseoxidase in Gluconolacton umgewandelt, und die resultierende Verbindung reagiert ihrerseits bereits mit dem Monomer (Aminopropylmethacrylamid), was zur Bildung eines Polymers führt. Es stellt sich heraus, dass die ursprüngliche Gelmatrix Kohlendioxid aus der Luft absorbiert und in ihre Polymerstruktur einschließt, wodurch sie unabhängig von einer externen Quelle an Masse gewinnt.

Wie die Forscher selbst sagen, ist ihre bisherige Arbeit nur eine Demonstration eines grundlegend neuen Konzepts eines selbstheilenden Materials.

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