Partikuläre Materialien

Nanopartikel mit einem Durchmesser im Bereich von 50 bis 300 Nanometern werden am Fraunhofer IGB aus organischen und anorganischen Materialien hergestellt. Forschungsschwerpunkte sind das Design spezieller Nanopartikel als Trägersubstanzen für Biotechnik und Medizin sowie der Einsatz von Kohlenstoffnanoröhrchen für aktorische Anwendungen.

Forschungsthemen

Maßgeschneiderte Kern-Schale-Partikel für Chemie, Medizin, Pharmazie und Umwelt

Kern-Schale-Partikel sind Funktionsmaterialien, die unterschiedliche Funktionalitäten in sich vereinen: die des Partikelkerns und die der Partikeloberfläche Bei der Herstellung von Partikeln liegt beim Fraunhofer IGB das Augenmerk auf der Gestaltung der Oberfläche, beispielsweise durch Anbindung biologischer Moleküle. Aber auch die Kerne können mit zusätzlichen Funktionen versehen werden, z.B. durch Farbstoffbeladung oder Wirkstoffbeladung für Drug-Release Anwendungen.

Wirkstoffformulierungen

Eine große Herausforderung bei der Behandlung von Krankheiten oder bei der Entwicklung von Kosmetika stellt der gezielte Transport von Effektstoffen in den Zielort, also in ein Gewebe oder ein Organ dar. Membranen sind dabei die wichtigsten Barrieren, die den Wirkort gegenüber den zu transportierenden Effektstoffen abschirmen. Ein weiteres Problem ist der Abbau oder die Derivatisierung freier Wirkstoffe im Körper. Eine solche Metabolisierung vermindert oft die gezielte Wirkung der Medikamente oder Kosmetika am Zielort. Auch werden Wirkstoffe im Körper falsch verteilt bzw. verändert, was zu unerwünschten Nebenwirkungen führen kann. Ein bereits erprobter Weg diese Nachteile zu umgehen, besteht in der Herstellung von partikulären Wirkstoffformulierungen, wobei der Wirkstoff in eine polymere Hülle oder Matrix eingebunden vorliegt.

Druckverfahren

Unter den etablierten Drucktechniken bietet der Inkjet-Druck eine hochattraktive Technik, um in der Fläche oder dreidimensional Strukturen zu erzeugen, die zuvor am Rechner entworfen werden. Am Fraunhofer IGB werden Tintenformulierungen für die Verarbeitung vielfältiger Funktionskomponenten wie Hydrogele, Nanopartikel, Proteine und leitfähige Materialien erarbeitet.

Kohlenstoffbasierte Materialien

Kohlenstoff-Nanoröhren (Carbon Nanotubes, CNT) und Kohlenstoffnanofasern (CNF) gelten aufgrund ihrer außergewöhnlichen Eigenschaften als das Material des 21. Jahrhunderts. Neben einwandigen (single wall, SWNT) und mehrwandigen (multi wall, MWNT) stehen inzwischen auch doppelwandige (DWNT) und chemisch funktionalisierte Nanotubes kommerziell zur Verfügung. Ergänzt wird das Materialspektrum durch eine Vielzahl unterschiedlicher Carbon Nanofasern, die z. B. als Heringbone oder Platelets unterschieden werden. In jüngster Zeit werden auch einzelne Grafitschichten, sogenanntes Graphen, hergestellt und verarbeitet.

Publikationen