Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Befüllbare Nanokapseln

20.06.2016

Nanobläschen aus Kohlenstoff als Container mit ungewöhnlichem Lade- und Entladeverhalten

Nanokapseln schützen empfindliche Produkte in Kosmetika und Lebensmitteln, bringen Pharma-Wirkstoffe gezielter zum Einsatz, etwa indem diese im Körper erst unter bestimmten Bedingungen freigesetzt werden, und sind auch sonst von großem Interesse.


Container-Nanobläschen aus Kohlenstoff

(c) Wiley-VCH

Schweizer Wissenschaftler stellen in der Zeitschrift Angewandte Chemie jetzt einen neuen Typus vor: Hohle Carbon-Bläschen aus drei bis vier graphitartig aufgebauten Lagen aus Kohlenstoffatomen. Sie sind gut wasserlöslich, können hydrophobe Moleküle spontan aufnehmen und setzen sie erst wieder frei, wenn die Konzentration in der Umgebung sehr gering wird – gute Voraussetzungen für einen Wirkstoff-Transporter, der seine Fracht über einen längeren Zeitraum freisetzt.

Nanokapseln auf der Basis reinen Kohlenstoffs sind von besonderem Interesse, weil sie inert und biokompatibel sind. Die bekannteste Form von Kohlenstoff-Hohlkugeln sind Fullerene. Ihr grundlegendes Strukturelement sind sechseckige Waben analog einer Lage Graphit. Fullerene sind jedoch viel zu klein, um als Kapseln zu dienen. Andere, größere Kohlenstoff-Hohlkugeln haben oft große Löcher, weisen nur einen niedrigen Anteil graphitischer Strukturen auf oder lassen sich nicht mit organischen Molekülen beladen.

Die Wissenschaftler um Wendelin J. Stark von der ETH Zürich haben jetzt einen neuen Typ graphitischer Kohlenstoffnanokapseln mit hydrophober Innen- und hydrophiler Außenseite entwickelt. Das ist ideal für wasserunlösliche Wirkstoffe, die z.B. durch das wässrige Milieu unseres Körpers geschleust werden müssen.

Die Synthese geht von kohlenstoffbeschichteten Kobalt-Nanopartikeln aus, auf die die Forscher negativ geladene Polymerketten aufwachsen lassen – wegen der Metallkerne passiert das ausschließlich auf der Bläschenoberfläche. Die Ketten sorgen für eine hohe Wasserlöslichkeit und verhindern ein Verklumpen der Kapseln. Am Ende werden die Metallkerne mit Säure herausgelöst.

Bei der Beladung der Bläschen mit Rhodamin B zeigte sich ein interessanter Effekt: Der hydrophobe Fluoreszenzfarbstoff reichert sich spontan in den Bläschen an – gegen den Konzentrationsgradienten. Vermutlich verhalten sie die Bläschen ähnlich wie z.B. Öltröpfchen in wässriger Phase. Schlecht wasserlösliche Substanzen wandern in einem solchen System bevorzugt in die Ölphase.

Freigesetzt wird der Farbstoff erst, wenn die Außenkonzentration stark verringert wurde. Be- und Entladung zeigen eine unerwartete Hysterese. Die Forscher vermuten, dass das im Inneren der Bläschen akkumulierte Rhodamin B eine Art Tröpfchen bildet – analog einer Öl-in-Wasser-Emulsion. In dieser Form ist der Farbstoff in einem relativ stabilen Zustand, sodass die Freisetzung erst bei einer deutlich niedrigeren Konzentration der umgebenden Lösung einsetzt, als vom Verlauf der Beladung her zu erwarten wäre.

Die befüllbaren Nanokapseln sind mechanisch stabil und bilden stabile Emulsionen mit fast unbegrenzter Lebensdauer. Dieser Ansatz ist interessant für die Herstellung neuartiger Nanotransporter.

Angewandte Chemie: Presseinfo 17/2016

Autor: Wendelin Stark, ETH Zürich (Switzerland), http://www.fml.ethz.ch/the-lab/people/head.html

Link zum Originalbeitrag: http://dx.doi.org/10.1002/ange.201602745

Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69451 Weinheim, Germany

Weitere Informationen:

http://presse.angewandte.de

Dr. Renate Hoer | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Aus-Schalter für Nebenwirkungen
22.06.2018 | Max-Planck-Institut für Biochemie

nachricht Ein Fall von „Kiss and Tell“: Chromosomales Kissing wird fassbarer
22.06.2018 | Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Leichter abheben: Fraunhofer LBF entwickelt Flugzeugrad aus Faser-Kunststoff-Verbund

Noch mehr Reichweite oder noch mehr Nutzlast - das wünschen sich Fluggesellschaften für ihre Flugzeuge. Wegen ihrer hohen spezifischen Steifigkeiten und Festigkeiten kommen daher zunehmend leichte Faser-Kunststoff-Verbunde zum Einsatz. Bei Rümpfen oder Tragflächen sind permanent Innovationen in diese Richtung zu beobachten. Um dieses Innovationsfeld auch für Flugzeugräder zu erschließen, hat das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF jetzt ein neues EU-Forschungsvorhaben gestartet. Ziel ist die Entwicklung eines ersten CFK-Bugrads für einen Airbus A320. Dabei wollen die Forscher ein Leichtbaupotential von bis zu 40 Prozent aufzeigen.

Faser-Kunststoff-Verbunde sind in der Luftfahrt bei zahlreichen Bauteilen bereits das Material der Wahl. So liegt beim Airbus A380 der Anteil an...

Im Focus: IT-Sicherheit beim autonomen Fahren

FH St. Pölten entwickelt neue Methode für sicheren Informationsaustausch zwischen Fahrzeugen mittels Funkdaten

Neue technische Errungenschaften wie das Internet der Dinge oder die direkte drahtlose Kommunikation zwischen Objekten erhöhen den Bedarf an effizienter...

Im Focus: Innovative Handprothesensteuerung besteht Alltagstest

Selbstlernende Steuerung für Handprothesen entwickelt. Neues Verfahren lässt Patienten natürlichere Bewegungen gleichzeitig in zwei Achsen durchführen. Forscher der Universitätsmedizin Göttingen (UMG) veröffentlichen Studie im Wissenschaftsmagazin „Science Robotics“ vom 20. Juni 2018.

Motorisierte Handprothesen sind mittlerweile Stand der Technik bei der Versorgung von Amputationen an der oberen Extremität. Bislang erlauben sie allerdings...

Im Focus: Temperaturgesteuerte Faser-Lichtquelle mit flüssigem Kern

Die moderne medizinische Bildgebung und neue spektroskopische Verfahren benötigen faserbasierte Lichtquellen, die breitbandiges Laserlicht im nahen und mittleren Infrarotbereich erzeugen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien Jena (Leibniz-IPHT) zeigen in einer aktuellen Veröffentlichung im renommierten Fachblatt Optica, dass sie die optischen Eigenschaften flüssigkeitsgefüllter Fasern und damit die Bandbreite des Laserlichts gezielt über die Umgebungstemperatur steuern können.

Das Besondere an den untersuchten Fasern ist ihr Kern. Er ist mit Kohlenstoffdisulfid gefüllt - einer flüssigen chemischen Verbindung mit hoher optischer...

Im Focus: Temperature-controlled fiber-optic light source with liquid core

In a recent publication in the renowned journal Optica, scientists of Leibniz-Institute of Photonic Technology (Leibniz IPHT) in Jena showed that they can accurately control the optical properties of liquid-core fiber lasers and therefore their spectral band width by temperature and pressure tuning.

Already last year, the researchers provided experimental proof of a new dynamic of hybrid solitons– temporally and spectrally stationary light waves resulting...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Neueste Entwicklungen in Forschung und Technik

25.06.2018 | Veranstaltungen

Wheat Initiative holt Weizenforscher aus aller Welt an einen Tisch

25.06.2018 | Veranstaltungen

Leben im Plastikzeitalter: Wie ist ein nachhaltiger Umgang mit Plastik möglich?

21.06.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Schnelle Wasserbildung in diffusen interstellaren Wolken

25.06.2018 | Physik Astronomie

Gleisgenaue Positionsbestimmung für automatisierte Bahnanwendungen

25.06.2018 | Informationstechnologie

Neueste Entwicklungen in Forschung und Technik

25.06.2018 | Veranstaltungsnachrichten

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics