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Es wurde ein Hydrogel entwickelt, das Gelenke und Knorpel ersetzen kann
Zuletzt überprüft: 01.07.2025
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Einer Gruppe von Wissenschaftlern der Harvard University ist es gelungen, ein starkes und superflexibles Hydrogel zu entwickeln, das beschädigte Gelenke oder Knorpel ersetzen könnte.
Seine Schöpfer sind Spezialisten auf den Gebieten der Mechanik, Materialwissenschaft und Gewebetechnik.
Die ersten Hydrogele erschienen bereits 2003. Es handelt sich um eine spezielle Art gallertartiger und fester Materialien. Sie finden breite Anwendung im Gartenbau, in der Medizin und anderen Bereichen. Die Leistungsfähigkeit der ersten Hydrogele war jedoch recht begrenzt – sie wurden bereits bei geringer Belastung unbrauchbar. Alle Versuche, eine optimale Formel zu entwickeln, die Elastizität und Festigkeit gewährleistet, scheiterten.
Der Name Hydrogel leitet sich von seinem Hauptbestandteil Wasser ab. Es besteht aus zwei Polymernetzwerken, die durch ihre Wechselwirkung eine sehr starke Wirkung erzielen. Hydrogel ist selbstheilend, sehr steif und biokompatibel, was es für den medizinischen Einsatz geeignet macht.
„Herkömmliche Hydrogele reagieren sehr empfindlich auf mechanische Beanspruchung – man denke nur an Gelee, in das man einen Löffel eintauchen kann“, erklärt Erstautor Jung Yun-sang, wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Harvard School of Engineering and Applied Sciences (SEAS). „Da sie jedoch biokompatibel und wasserbasiert sind, werden sie in der Medizin zum Züchten von lebendem Gewebe und als Nährmedium eingesetzt. Um Hydrogele in neuen Bereichen der Wissenschaft und Industrie einsetzen zu können, musste der Nachteil beseitigt werden, der das Material aufgrund seiner geringen Festigkeit unbrauchbar machte. Dazu ersetzten wir eines der Polymernetzwerke des Doppelhydrogels durch ein Netzwerk aus Alginat (gewonnen aus Braunalgenzellen), einer langen Kette von Kohlenwasserstoffen. Das Ergebnis war ein Hydrogel, das gleichzeitig fest und flexibel blieb.“
Die von den Wissenschaftlern entwickelten Hydrogelstreifen können einer zehnmal höheren mechanischen Belastung standhalten als zuvor entwickelte Materialien, sie sind 20-mal dehnbarer als vergleichbare Materialien und haben dank der verbesserten Formel eine höhere Widerstandsfähigkeit gegen mechanische Beschädigungen – Kratzer und Schnitte.
Die verbesserten Eigenschaften der Hydrogele werden laut Experten den Anwendungsbereich erweitern; insbesondere könnten diese Materialien eine gute Alternative zu beschädigten Knorpeln und Gelenken darstellen und auch bei der Herstellung künstlicher Muskeln oder als Wundabdeckung eingesetzt werden.
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