Life Sciences

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Ultrasteife Hydrogele – Ultrasteifes und zähes Gel für Membranen und Knochenersatz

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Angebotsbeschreibung

Ref.-Nr. 4864

Hydrogele finden heute eine breite Verwendung in Membranen z.B. in Meerwasserentsalzungsanlagen. Konventionelle Hydrogele besitzen aber eine sehr geringe Steifigkeit und müssen in Stützstrukturen eingebettet werden. Das ist aufwendig und verhindert eine Reinigung der Membranen, wenn diese mit Mikroorganismen zugesetzt sind. Durch ein spezielles Herstellungsverfahren ist es nun erstmalig gelungen ultrasteife (bis zu 400 MPa) und sehr zähe Hydrogele herzustellen, die ohne Stützstruktur auskommen. Die mechanischen und optischen Eigenschaften sind dabei gezielt einstellbar.

Das Herstellungsverfahren basiert auf einer Biomineralisation bei der Enzyme, sogenannte Phosphatasen, extrem fein verteilt im Material vorliegen und den Strukturbildungsprozess homogen katalysieren. Die Mineralisation geschieht also direkt im Material selbst. So entsteht eine feste und wohlgeordnete Calciumphosphat-Nanostruktur, die ein stabiles Netzwerk bildet und für die besonderen Eigenschaften verantwortlich ist.

Keywords: Hydrogel, Membran, Nanofiltration, Entsalzung, Batterie, Hautersatz, Knochenersatz

Kommerzielle Anwendung

Mögliche Einsatzgebiete sind semipermeable Membranen für Wasseraufbereitungs- und entsalzungsanlagen sowie zur Nanofiltration und für Protonenaustauscher in Brennstoffzellen, Batterien und Elektroden. Auch ein Ersatz für als Implationsmaterial (Haut, Knorpel und Knochen) ist möglich, wobei die Eigenschaften und der Aufbau der neuen Hydrogele sehr ähnlich zu denen der der natürlichen Stoffe eingestellt werden können. Die Materialien sind biokompatibel und zeigen eine gute Zellanhaftung. Schließlich können die Hydrogele auch als Drug-Delivery-Systeme eingesetzt werden.

Vorteile

  • Sehr steifes Hydrogel (bis zu 400 MPa)
  • Sehr zäh
  • Mechanische Eigenschaften einstellbar
  • Optische Eigenschaften einstellbar (von weiß bis transparent)
  • Keine Notwendigkeit von Stützstrukturen

Aktueller Stand

Auf die Erfindung wurde Ende 2016 eine Europäische Patentanmeldung eingereicht.
Es liegen umfangreiche experimentelle Daten zur Erfindung vor. PROvendis bietet im Auftrag der TU Dortmund Unternehmen Lizenzen an der Erfindung an.

Relevante Veröffentlichung

N. Rauner et al.: “Enzymatic mineralization generates ultrastiff and tough hydrogels with tunable mechanics”, Nature 2017, doi:10.1038/nature21392.


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Dr. Joachim Kaiser
+49.208 94105-23 auch TU Dortmund: +49.231 7556421
jk@provendis.info

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