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18.04.2012 | Verbindungstechnik | Nachricht | Onlineartikel

Neuer Klebstoff: biokompatibel und wieder ablösbar

Autor:
Marlene Doobe
2 Min. Lesedauer

Nach einem Bericht der Zeitschrift "Angewandte Chemie" ist es dem Forscherteam um Dr. Aránzazu del Campo vom Max-Planck-Institut für Polymerforschung in Mainz gelungen, den Grundstein für eine biokompatible und wieder ablösbare Klebstoffklasse zu legen. Sie ließen sich bei ihrer Entwicklung vom Muschelklebstoff inspirieren.

Moderne Klebtechniken gelten heute bekanntlich in allen möglichen Bereichen als unverzichtbar, lassen aber in einigen anwendungstechnischen Punkten noch zu wünschen übrig: Wünschenswert wäre zum Beispiel das zuverlässige Kleben unter Wasser, etwa für Reparaturen von Leckagen in Unterwasser-Pipelines oder zum Abdichten blutender Wunden während einer Operation. Von großem Nutzen wären ferner "selbstheilende" Klebstoffe, die katastrophale Folgen eines Versagens verhindern, sowie Klebstoffe, die sich "auf Befehl" rückstandsfrei wieder ablösen lassen, beispielsweise um Bauteile leicht ersetzen oder Verbundstoffe beim Recycling gut zerlegen zu können.

In der Natur gibt es einen erstaunlich robusten, fest haftenden, universellen Klebstoff, der zwei dieser Anforderungen erfüllt: Muscheln kleben sich damit unter Wasser an fast alle Arten von Oberflächen, von Steinen über Holzpfosten bis hin zu metallenen Schiffsrümpfen. Mit verantwortlich für diese erstaunliche Klebwirkung ist die Aminosäure Dihydroxyphenylalanin (DOPA). Die im Klebstoff enthaltenen DOPA-Gruppen reagieren unter Bedingungen, wie sie in Meerwasser herrschen, schrittweise zu einer quervernetzten Polymermatrix und sind in der Lage, fest an anorganische Oxide im Gestein zu binden. Zudem binden sie mehrwertige Metallionen des Meerwassers, zum Beispiel Eisenionen, was dem Muschelklebstoff selbstheilende Eigenschaften verleiht.

Die Forscher um Aránzazu del Campo stellten vierarmige sternförmige Polymere her, an deren Enden sie Nitrodopamin-Gruppen knüpften. Diese Gruppen sind mit DOPA verwandt und verhelfen dem Klebstoff sowohl zu einer Vernetzung unter Wasser als auch zu Selbstheilungseigenschaften. So wuchs ein zerschnittenes Gel aus dem neuen Material innerhalb weniger Minuten wieder zusammen. Dank der Nitro-Funktion (-NO2) hat das durch Muschelklebstoff inspirierte Material noch einen zusätzlichen Bonus: Die Moleküle lassen sich durch Einstrahlung von UV-Licht spalten - der Klebstoff wird damit wieder ablösbar.
Mit dem neuen Klebstoff beschichtete Oberflächen bieten auch Zellkulturen ein ausgezeichnetes Substrat. Das Material könnte daher vor allem in der Medizin Verwendung finden, etwa als wieder ablösbare Gelpads für die Regeneration von Haut oder als reversibler Wundklebstoff für mehrmalige Operationen. 

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