Nanopartikel

Forscher entwickeln Superkleber aus Quarzsand

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Die Nanopartikel halten Gele und biologische Gewebe zusammen. Die Forscher sehen Anwendungsgebiete für ihren Klebstoff auch in der Medizin.

Einen neuen Klebstoff für Gele und biologische Gewebe haben französische Forscher entwickelt. Das Verblüffende dabei: Die Haftkraft entsteht durch feinsten Quarzsand, also Siliziumdioxid, in Korngrößen von fünf bis 50 Nanometern (Millionstel Millimeter).

Bei zwei zusammengeklebten Stücken Kalbsleber blieb die Verbindung auch beim Ziehen und Verdrehen bestehen. Das berichtet eine Forschergruppe um Ludwik Leibler von der École Supérieure de Physique et de Chimie Industrielles in Paris, Frankreich, in der Fachzeitschrift „Nature“.

„Kleben mit Nanopartikeln mag paradox erscheinen, weil Pulver mit mikrometergroßen Partikeln wie Talkum ein Standardmittel sind, um das Zusammenkleben von Stoffen zu verhindern“, schreiben die Wissenschaftler. Entscheidend sei, dass die Partikelgröße vergleichbar mit der Maschengröße der verwobenen Polymere (langkettige Moleküle) in den zu verklebenden Stoffen sei. Dann würden die Quarz-Nanopartikel zu sehr haftstarken Bindegliedern.

Klebstoffe bestehen meist selbst aus Polymeren. Wenn aber Polymere wie in Gelatine und ähnlichen gelartigen Stoffen verbunden werden sollen, kann es schwierig werden: Viele Klebstoffe benötigen hohe Temperaturen, ein elektrisches Feld oder eine chemische Reaktion, um ihre Haftkraft zu entwickeln.

Dadurch können aber die zu verklebenden Stoffe selbst verändert werden. Der Klebstoff von Ludwik Leibler und seinen Kollegen hat den Vorteil, dass er bei Zimmertemperatur funktioniert und die Oberflächen der vereinigten Stoffe nicht verändert.

Um eine große Haftkraft zu erreichen, genügt es, den neuen Klebstoff in winzigen Mengen als Lösung aufzutragen. Ein Zusammendrücken mit zwei Fingern für wenige Sekunden bewirkt eine starke Verbindung. Bei einem Belastungstest riss ein Gel an verschiedenen Stellen, aber nicht an der geklebten.

Das Forscherteam erklärt die Haftkraft mit dem Mechanismus, dass sich beim Ziehen an den verbundenen Stoffen zwar einzelne Polymerstränge vom Nanopartikel lösen, sich an die freie Stelle aber sofort wieder andere Stränge heften. Selbst wenn sich die geklebten Stoffe unter starker Zugbelastung voneinander lösen, genügt ein Zusammendrücken mit zwei Fingern, um sie wieder zu verbinden.

Mithilfe dieser Eigenschaft könnten sich selbst reparierende Materialien entwickelt werden, schreiben die französischen Wissenschaftler. Die Forscher sehen Anwendungsgebiete für ihren Klebstoff auch in der Medizin: So könnte er bei der Züchtung organischer Gewebe oder in der Chirurgie zum Einsatz kommen.