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Prof. Dr. Katharina Landfester

Max-Planck-Institut für Polymerforschung, Mainz
Tel: +49 6131 379-170
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Chemie . Materialwissenschaften

Nanokapseln - Zauberkugeln aus Öl und Wasser

1. Dezember 2009

Egal ob als Vehikel für Medikamente, in Farben oder für die Produktion von Datenspeichern – die Nanokugeln und -kapseln, die Katharina Landfester und ihre Mitarbeiter am Max-Planck-Institut für Polymerforschung produzieren, versprechen vielfältigen Nutzen. Möglich gemacht haben das erst fundamentale Erkenntnisse über ihre Herstellung.

 

 

Text: Peter Hergersberg

In diese Stammzelle dringen grün fluoreszierende Nanoteilchen ein und passieren dabei die rot leuchtende Zellmembran, machen aber vor dem blau schimmernden Kern halt. Sie veranschaulichen, wie die Partikel transportiert werden. Bild vergrößern
In diese Stammzelle dringen grün fluoreszierende Nanoteilchen ein und passieren dabei die rot leuchtende Zellmembran, machen aber vor dem blau schimmernden Kern halt. Sie veranschaulichen, wie die Partikel transportiert werden. [weniger]

Als Katharina Landfester zum ersten Mal ein Gläschen mit der milchigen Flüssigkeit in der Hand hielt, ahnte sie noch nicht, was da drinsteckt. In dem Gefäß schwappte eine Mixtur, die so unscheinbar ist wie ihr Name und mit Milch nicht nur das Aussehen teilt: eine Mini-Emulsion. Milch ist dafür ein prima Beispiel. In einer großen Menge Wasser verteilen sich winzige Fetttröpfchen, die nicht zuletzt von Proteinen und Fetten in der Schwebe gehalten werden.

Doch eine Mini-Emulsion aus dem Labor von Katharina Landfester macht mehr als die Milch. Aus ihren Tröpfchen stellt das Team der Chemikerin raffinierte Nanokugeln und -kapseln her und konstruiert auf diese Weise Vehikel für alles Mögliche: Die Teilchen könnten Medikamente gezielt zu Tumoren transportieren oder krankes Gewebe markieren, um es im Computer-tomographen sichtbar zu machen. Sie könnten aber auch helfen, Daten dichter auf Speicherchips zu packen.

Die Geschichte der multifunktionellen Teilchen beginnt 1997. Als Nachwuchsforscherin arbeitete Katharina Landfester damals mit Kolloiden: Teilchen oder Tröpfchen im Nano- oder Mikromaßstab, die in einem anderen Medium schweben. „Damals wollte ich bei einem Auslandsaufenthalt Anregungen für meine Forschung sammeln“, sagt Katharina Landfester, heute Direktorin am Max-Planck-Institut für Polymerforschung in Mainz: „Für Kolloidchemiker gibt es weltweit aber nicht viele Adressen.“ So ging sie zu Mohammed El-Aasser an die Universität von Betlehem.

Der ägyptische Chemie-Verfahrenstechniker hatte in den 1970er-Jahren erstmals Mini-Emulsionen hergestellt, um eine einfache Route zu feinen Dispersionen zu öffnen: Mischungen, die wie Wand- oder Druckerfarbe sehr kleine Partikeln in einem flüssigen Medium enthalten. El-Aasser mischte die Ausgangsstoffe für Polymere in die ölige Komponente und ließ sie in den Mini-Emulsionen zu Kunststoffen reagieren, die gleich die Form von Nanokugeln annahmen. Allerdings hatte er es dabei nur auf einfache Kugeln abgesehen, die auch nur aus einer einzigen Art von Polymeren bestanden.

Auch in herkömmlichen Emulsionen, in denen die chemische Industrie bereits seit Jahrzehnten kleine Plastikkugeln produziert, sind die Möglichkeiten begrenzt. Nur simple Teilchen, die kaum kleiner als ein tausendstel Millimeter sind, entstehen darin, und ihre Größe variiert oft auch noch sehr stark. In solchen Öl-Wasser-Mischungen irgendeine Fracht zu verkapseln funktionierte nicht, weil die Ausgangsstoffe der Polymere schnell aus den Tröpfchen entweichen, die als chemische Reaktoren dienen.

 
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