Synthese, Modellierung und Applikationsdemonstration von magnetisch modifizierbaren Hydrogelen

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In dem geplanten Projekt sollen reversible Deformierungen magnetpartikeldotierter Hydrogele durch Anlegen externer Magnetfelder und resultierender Magnetpartikel- Magnetpartikel-Interaktion innerhalb des Hydrogels erreicht werden. Aufgrund der durch die Deformierung erzwungenen Volumenänderung wird der Stofftransport von Substanzen in und aus dem Hydrogel aktiv gesteuert und, entkoppelt von den Diffusionseigenschaften, gerichtet transportiert. Solche Systeme hätten eine große Bedeutung in drug delivery systems, bei denen Medikamente gezielt zum Zielort transportiert und abgegeben werden sollen. Weitere Anwendungsgebiete finden sich in der Biokatalyse bzw. Biotransformation unter Einsatz immobilisierter Enzyme bzw. Mikroorganismen. Bei diesen Systemen werden die Enzyme oder Mikroorganismen durch Einschluss in Gelstrukturen immobilisiert, um sie kontinuierlich zur kostengünstigen Umsetzung von Substraten in Produkte einsetzen zu können. Der Einsatz gelförmiger Träger führt jedoch häufig zu starken Diffusionslimitierungen des Prozesses. Magnetisch induzierte, ,pumpende Gelstrukturen können dieser Limitierung gezielt entgegen wirken und die Reaktionsraten um ein Vielfaches erhöhen, was im Zeitalter der Miniaturisierung immer mehr an Bedeutung gewinnt. Ebenso könnten solche Gelstrukturen aufgrund ihrer Formänderung als kleine Ventile in der Mikrosystemtechnik dienen.