Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wissenschaftler der ETH Zürich und eines ETH-Spin-offs haben ein neuartiges Polymer zur Materialbeschichtung entwickelt

15.02.2016

Wissenschaftler der ETH Zürich und eines ETH-Spin-offs haben ein neuartiges Polymer zur Materialbeschichtung entwickelt. Es verhindert, dass sich auf einer Oberfläche ein Biofilm ansetzt. Die Forscher können damit erstmals verschiedene Materialien mit dem gleichen Polymer behandeln, wobei die Beschichtung sehr beständig ist. Mögliche Anwendungen liegen unter anderem im medizinischen Bereich.

Die inneren Werte und das Äussere sind zwei Paar Stiefel, auch in der Materialwissenschaft. So kommt es vor, dass für eine technische Anwendung ein bestimmtes Material grundsätzlich hervorragend geeignet wäre, wenn da nicht seine unvorteilhafte Oberfläche wäre.


Das Beschichtungspolymer ist vielseitig anwendbar – wie ein Schweizer Taschenmesser. (Bild: Colourbox.de)

Materialwissenschaftler lösen dieses Problem, indem sie das Material beschichten. Beispielsweise um dessen Oberfläche gleitfähiger zu machen oder – etwa bei Anwendungen unter Wasser oder im biomedizinischen Bereich – um zu verhindern, dass sich darauf mit der Zeit ein Belag mit Algen beziehungsweise mit Proteinen oder Bakterien bildet.

Um beispielsweise Metalle vor Bewuchs zu schützen, kommen häufig wasseranziehende Polymere zum Einsatz. Solche Polymerschichten lagern Wassermoleküle ein und verhindern so, dass sich andere unerwünschte Moleküle ablagern können.

Viele der derzeit verwendeten Beschichtungen sind nicht sehr beständig gegen äussere Einflüsse, da sie chemisch nur über eine schwache elektrostatische Bindung mit dem Material verbunden sind. Andere bestehende Beschichtungsprozesse sind in der Anwendung meistens sehr aufwendig und benötigen mitunter giftige Lösungsmittel.

Feste chemische Bindung an mehrere Materialien

Wissenschaftler um Nicholas Spencer, Professor für Oberflächentechnik, und Forscher des ETH-Spin-offs Susos suchten daher nach einer einfachen Lösung, oberflächenaktive Moleküle mit einer festen – sogenannt kovalenten – chemischen Bindung an Oberflächen zu binden.

Und zwar so, dass man damit unterschiedliche Materialien beschichten kann, sowie Geräte, die aus mehreren verschiedenen Materialien zusammengesetzt sind. «Wir wollen ein Beschichtungs-Polymer, das so vielseitig anwendbar ist wie ein Schweizer Taschenmesser», sagt Spencer.

Ein solches zu entwickeln, ist den Wissenschaftlern auch gelungen. Das Molekül hat ein langes «Rückgrat». Von diesem gehen einerseits wasseranziehende Seitenketten aus, welche den Bewuchsschutz vermitteln. Anderseits hat das Polymer zwei Arten von Seitenketten für die kovalente Bindung an Metalle: eine für die Bindung an Silizium und Glas, eine andere für die Bindung an Oxide der sogenannten Übergangsmetalle, zu denen unter anderem Titan und Eisen gehören.

«Dip and rinse»

«Beschichtungen mit unserem neuen Polymer sind sehr einfach. It’s just dip and rinse – eintauchen und abtropfen», sagt Spencer. «Und die Beschichtung widersteht auch harschen Bedingungen wie Säuren, Basen, hohen Salzkonzentrationen und Tensiden.»

Das ETH-Spin-off Susos hat das Polymer zum Patent angemeldet. Mögliche Anwendungen sehen die Wissenschaftler primär in der biomedizinischen Diagnostik und der Medizintechnik, beispielsweise für Biosensoren, Implantate und künftige implantierbare Wirkstoffverabreichungssysteme. Denkbar wären aber auch Anwendungen in der Wasseraufbereitung, Schifffahrt und Fischerei sowie der Lebensmittelindustrie, zum Beispiel bei Verpackungen.

Das «Taschenmesser» in seiner jetzigen Form ist dabei vielseitig anpassbar und ermöglicht auch Weiterentwicklungen. So wäre es möglich, das molekulare Rückgrat des Polymers mit Seitenketten zu bestücken, die an weitere Materialen binden, oder man könnte die biofilmverhindernden Seitenketten durch solche mit anderen Eigenschaften ersetzen, wie Spencer sagt.

Literaturhinweis

Serrano A, Zürcher S, Tosatti S, Spencer ND: Imparting Nonfouling Properties to Chemically Distinct Surfaces with a Single Adsorbing Polymer: A Multimodal Binding Approach. Macromolecular Rapid Communications 2016, doi: 10.1002/marc.201500683 [http://dx.doi.org/10.1002/marc.201500683]

Weitere Informationen:

https://www.ethz.ch/de/news-und-veranstaltungen/eth-news/news/2016/02/eines-fuer...

Fabio Bergamin | Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Sauber trennen: Neuer Klebstoff für besseres Recycling
15.10.2018 | Karlsruher Institut für Technologie

nachricht Silber reduziert die Bakterienbesiedelung auf Magnesium-Implantaten
04.10.2018 | Institut für Bioprozess- und Analysenmesstechnik e.V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Blauer Phosphor – jetzt erstmals vermessen und kartiert

Die Existenz von „Blauem“ Phosphor war bis vor kurzem reine Theorie: Nun konnte ein HZB-Team erstmals Proben aus blauem Phosphor an BESSY II untersuchen und über ihre elektronische Bandstruktur bestätigen, dass es sich dabei tatsächlich um diese exotische Phosphor-Modifikation handelt. Blauer Phosphor ist ein interessanter Kandidat für neue optoelektronische Bauelemente.

Das Element Phosphor tritt in vielerlei Gestalt auf und wechselt mit jeder neuen Modifikation auch den Katalog seiner Eigenschaften. Bisher bekannt waren...

Im Focus: Chemiker der Universitäten Rostock und Yale zeigen erstmals Dreierkette aus gleichgeladenen Ionen

Die Forschungskooperation zwischen der Universität Yale und der Universität Rostock hat neue wissenschaftliche Ergebnisse hervorgebracht. In der renommierten Zeitschrift „Angewandte Chemie“ berichten die Wissenschaftler über eine Dreierkette aus Ionen gleicher Ladung, die durch sogenannte Wasserstoffbrücken zusammengehalten werden. Damit zeigen die Forscher zum ersten Mal eine Dreierkette aus gleichgeladenen Ionen, die sich im Grunde abstoßen.

Die erfolgreiche Zusammenarbeit zwischen den Professoren Mark Johnson, einem weltbekannten Cluster-Forscher, und Ralf Ludwig aus der Physikalischen Chemie der...

Im Focus: Storage & Transport of highly volatile Gases made safer & cheaper by the use of “Kinetic Trapping"

Augsburg chemists present a new technology for compressing, storing and transporting highly volatile gases in porous frameworks/New prospects for gas-powered vehicles

Storage of highly volatile gases has always been a major technological challenge, not least for use in the automotive sector, for, for example, methane or...

Im Focus: Materiezustände durch Licht verändern

Forscherinnen und Forscher der Universität Hamburg stören die kristalline Ordnung

Physikerinnen und Physikern der Universität Hamburg ist es gelungen, mithilfe von Laserpulsen die Ordnung von Quantenmaterie so zu stören, dass ein spezieller...

Im Focus: Disrupting crystalline order to restore superfluidity

When we put water in a freezer, water molecules crystallize and form ice. This change from one phase of matter to another is called a phase transition. While this transition, and countless others that occur in nature, typically takes place at the same fixed conditions, such as the freezing point, one can ask how it can be influenced in a controlled way.

We are all familiar with such control of the freezing transition, as it is an essential ingredient in the art of making a sorbet or a slushy. To make a cold...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Neurowoche 2018: 7000 Experten für Gehirn und Nerven tagen in Berlin

15.10.2018 | Veranstaltungen

Berlin5GWeek: Private Industrienetze und temporäre 5G-Inseln

15.10.2018 | Veranstaltungen

PV Days in Halle zeigen neue Chancen für die Photovoltaik

11.10.2018 | Veranstaltungen

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

Smart Glasses Guide: Neues Tool zur Auswahl von Datenbrillen und Anwendungen

15.10.2018 | Informationstechnologie

Neurowoche 2018: 7000 Experten für Gehirn und Nerven tagen in Berlin

15.10.2018 | Veranstaltungsnachrichten

Grauer Star: Neues Verfahren bei der Katarakt-Operation

15.10.2018 | Medizintechnik

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