Gesundheit : Winzlinge aus einem Guss

Amerikanische Forscher stellen einheitliche poröse Nanopartikel her

Paul Janositz

Mit kleinsten Teilchen arbeitet die Nanotechnologie. Sie sind nur einige millionstel Millimeter groß, etwa zehntausend Mal feiner als ein menschliches Haar. Doch mit den Winzlingen lässt sich viel anfangen. Denn in Nanogröße können vertraute Materialien ganz neue Eigenschaften bekommen. So kann Alufolie, in Streifen von einigen Nanometern gerissen, plötzlich explodieren. Auch zum Transport von Wirkstoffen in den Körper können sie dienen. Doch dazu müssen sie als poröse Teilchen kontrolliert hergestellt werden. Von einer neuen Methode berichten Forscher der amerikanischen Universität von Minnesota jetzt im Fachjournal „Angewandte Chemie“.

Die herkömmlichen Methoden kranken oft daran, dass die wachsenden Nanopartikel leicht verklumpen. Sie fallen dann meist nicht einheitlich, sondern verschieden groß aus und sind auch unterschiedlich geformt. Die Forscher um Andreas Stein wählten daher den umgekehrten Weg. Sie bauten erst eine Gitterstruktur aus Siliziumoxid auf, um sie dann gezielt wieder abzubauen.

Als „Gussform“ für das Gitter dienen winzige Kügelchen aus dem Kunststoff Polymethylmethacrylat, die sich zu einem Kolloidkristall zusammenlagern. Zwischen den Kugeln bilden sich kleine annähernd tetraeder- und oktaederförmige Zwischenräume. Diese füllen die Forscher mit einer speziellen Mischung. Sie besteht aus Oxalsäure, einer siliziumhaltigen Verbindung und einem Tensid.

Tenside sind Substanzen, die die Oberflächenspannung von Flüssigkeiten abbauen können. Sie werden beispielsweise in Waschmitteln angewandt. Diese Mischung erstarrt zu einem festen Gel. Durch Erhitzen werden nun die Kunststoffkügelchen und das Tensid verbrannt. Das Tensid hinterlässt dabei kleine Poren. Gleichzeitig wandelt sich die gelierte siliziumhaltige Verbindung langsam in festes Siliziumoxid um.

Das silikatische Gerüst bricht schließlich an den schwächsten Stellen, den Stegen. Dabei entstehen Bruchstücke in Form von Oktaedern und kleineren Tetraedern. Schließlich entstehen aus den Oktaedern nahezu würfel- und aus den Tetraedern nahezu kugelförmige, ziemlich einheitliche Gebilde mit wurmartigen Poren. Variiert man die Kolloidkristalle, die als Gussform dienen, so lassen sich auch Größe und Form der entstehenden Partikel steuern.

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