Wassertropfen mit künstlicher Haut … aus Nanopartikeln

Eine von Thomas Russell im Bereich „Polymer Science and Engineering“ geleitete Arbeitsgruppe experimentierte mit Nanopartikeln, die aus Polystyrol mit jeweils einer Aminogruppe am Ende des Polymers bestehen. Solche Nanopartikel sind in Öl-Wasser-Gemischen grenzflächenaktiv (Surfactants). Die Forscher versetzten Wasser mit diesen Nanopartikeln und ließen es in Siliconöl tropfen. Dort umgaben die Nanopartikel die Wassertropfen sofort wie eine feste Haut und stabilisierten ihre durch die Bremswirkung entstandene ovale Form, während Wassertropfen kurz nach dem Eintauchen in das Öl bei Abwesenheit der Nanopartikel wieder die energetisch günstige Kugelform annehmen. Die Forscher verformten in einem weiteren Experiment kleine Wasserkügelchen mit den genannten Nanopartikeln in Siliconöl, indem sie ein elektrisches Feld anlegten. Da Wasser eine polare Flüssigkeit und das einzelne Molekül ein Dipol ist, wurden die Wasserkügelchen von den beiden Polen des elektrischen Feldes angezogen und dabei in die Länge gezogen. Auch diese Form wurde von den Nanopartikeln stabilisiert, und zwar mehrere Wochen lang.

Die „Haut“ der Nanopartikel bewirkt, dass Wirkstoffe in dem Wasser nicht freigesetzt werden können. Um dieses Prinzip für die Arzneistoffapplikation nutzbar zu machen, müsste man Nanopartikel entwickeln, die in bestimmten Körperflüssigkeiten die geschilderte Grenzflächenaktivität aufweisen, in anderen hingegen nicht, um dort den Arzneistoff freizusetzen. 

Quelle: Cui M, et al. Stabilizing Liquid Drops in Nonequilibrium Shapes by the Interfacial Jamming of Nanoparticles. Science 2013;342(6157): 460–463.