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News: Kleine Reifen, große Träume

Quirlen Sie eine Prise Salz zusammen mit dem richtigen Polymer in einem Glas Lösungsmittel und fügen Sie Wasser hinzu. Die Moleküle werden sich in einer seltsamen Struktur neu anordnen - winzigen Ansammlungen konzentrischer, hohler Ringe. Die weniger als 1/1000 mm großen Strukturen könnte man eines Tages nutzen, um Medikamente abgestuft dosiert in den Körper abzugeben oder um elektronische Minigeräte zu bauen.
Unter den richtigen Bedingungen werden Polymere (lange Molekülketten) ganz von selbst zu komplizierten Strukturen, wie Bällen oder Stäben. Verursacht wird dies durch elektrostatische Schub- und Zugkräfte. Die endgültige Form ist abhängig vom Ausgang des Kampfes zwischen dem Widerstand der Polymere gegen Verbiegung und dem Drang, in ihrer Gestalt scharfe Ecken und Enden zu vermeiden. Diese These vertritt Adi Eisenberg, Chemiker an der McGill University. Unter bestimmten Umständen rollt sich zum Beispiel ein „Blatt“ von Polymeren zusammen, und es entsteht eine hohle, kantenlose Kugel.

Eisenberg und seine Kollegen machten sich in mühevoller Arbeit daran, von einem mit Polyacrylsäure verbundenen Polystyrol-Polymer neue Formen zu entwickeln, indem sie das Polymer in Wasser auflösten und Salz hinzufügten. Laut Eisenberg wird durch die Salzionen die elektrostatische Abstoßung zwischen den Polymermolekülen abgeschwächt, was den Biegewiderstand der Polymere vermindert. Völlig unerwartet für die Forscher war dagegen die Bildung von reifenartigen Formen. „Monatelang wußten wir nicht, was wir geschaffen hatten“, erinnert sich Eisenberg. Doch durch mehrere Aufnahmen per Elektronenmikroskop aus verschiedenen Winkeln entdeckten sie die kreisförmige Struktur der Partikel (Physical Review Letters, Ausgabe vom 22. Dezember 1997). Nun sagt Eisenberg, daß die Reifenstruktur, deren Durchmesser zum Teil unter 100 Nanometer liegt, eine logische Form sei, da Reifen – wie Kugeln – keine Kanten haben. Zuerst ballt sich das Polymer zu Klumpen zusammen, dann bilden sich die Reifen.

Robert Langer, Chemotechniker am Massachusetts Institute of Technology, der bei der zeitgesteuerten Abgabe von Medikamenten Pionierarbeit geleistet hat, äußert hierzu, daß die aus Polymeren gebildeten Reifen „sicherlich interessant sind“. Prinzipiell könnte man sie mit Arzneien anfüllen, welche dann langsam in dem Maße wieder freigegeben würden, wie die Magensäure eine Ringschicht nach der anderen auflöst. Doch hierfür müßten die Reifen wahrscheinlich aus einem anderen Material sein. Nach Langers Meinung, wäre es ein großer Schritt, „wenn man demonstrieren könnte, daß es auch mit anderen Polymeren funktioniert.“

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