Smarte Polymerstrukturen

Polymere, die auf einen externen Stimulus durch eine Änderung von physikalischen Eigenschaften reagieren (stimuli-responsive polymers, SRP) kann man als 'intelligente' oder 'smarte' Materialien bezeichnen. Der externe Stimulus kann dabei chemischer oder physikalischer Natur sein. Die Antwort auf den Stimulus ist im Idealfall dreifacher Art: Erstens wird der Stimulus detektiert (Sensorfunktion), zweitens wird er quantifiziert (Prozessorfunktion) und drittens resultiert ein Antwortverhalten (Effektorfunktion). Anwendungen als Sensoren und Aktoren sind ein Forschungsschwerpunkt. Zusätzlich ermöglicht eine Bioverträglichkeit dieser Verbindungen Einsätze z.B. als Medium zur Zellkultivierung und als Komponente im 'tissue engineering'. Hydrogele eigenen sich daher als Matrix zur Bildung von mesoporösen Metalloxiden.
Zum Aufbau neuartiger Nanomaterialien stehen Polymere im Mittelpunkt, die definierte Überstrukturen aufbauen können. Dabei werden parallel Untersuchungen an dünnen Schichten als auch an kolloidalen Systemen durchgeführt. Somit werden Materialien mit neuartigen sensorischen und aktorischen Eigenschaften erzeugt. Die nanostrukturierten Materialien weisen unterschiedliche Bereiche auf, deren Quellung separat adressiert werden kann. Auf der anderen Seite lassen sich zylindrische Morphologien zur Erzeugung von schaltbaren Membranen nutzen. In wässrigen Systemen aggregieren Blockcopolymere zu Mizellen, deren Struktur durch Vernetzung fixiert werden kann. Diese Core-Shell-Nanopartikel zeichnen sich durch multisensitives Verhalten aus. Dieses Verhalten wird zum Aufbau neuartiger Drug-Delivery-Systeme genutzt. Besondere Spezifität erhalten diese Systeme, wenn an den Mizellen spezielle biologische Rezeptoren (z.B. Antikörper) angebracht werden.