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Polyacrylsäure

Hydrogele und Superabsorber

Ein Polymergel ist ein in einem flüssigen Medium gequollenes polymeres Netzwerk. Die Eigenschaften der Gele sind abhängig von der Wechselwirkung zwischen Netzwerk und umgebender Flüssigkeit. Handelt es sich bei den Netzwerken um hydrophile Polymere und um Wasser als Quellungsmedium, so spricht man von Hydrogelen. Die Affinität des polymeren Netzwerks zu Wasser beruht auf Wechselwirkungsenergie (Solvatation) und der Entropie des Polymers.

Viele Lebensmittel wie Pudding, Soßen und Cremes, aber auch Backwaren wie Brot und Kuchen enthalten Hydrogele, die ihnen als Verdickungsmittel die gewünschte Konsistenz verleihen und sie vor dem Austrocknen schützen. Hier werden meist natürliche Polymere auf der Basis von Polysacchariden (Stärke, Pektin, Agarose) und Proteinen (Gelatine, Casein) eingesetzt. In der Natur sind die Hydrogele weit verbreitet. Im menschlichen Körper findet man sie meist als vernetzte Mucopolysaccharide in Bindegewebe und Hornhaut. Auch die Oberflächen der inneren Organe wie Lunge und Magen sind mit Hydrogelen belegt. Dort schützen sie die Lunge vor Austrocknung oder die Magenwände vor den sehr aggressiven Verdauungssäften. Zusätzlich spielen sie eine entscheidende Rolle beim Transport von Sauerstoff, Wasser und gelösten Molekülen. Eine leichte Änderung ihrer viskoelastischen Eigenschaften führt zum Beispiel zu einer ernsten, oft tödlich verlaufenden Krankheit, der Mukoviszidose.

Synthetische Hydrogele werden hauptsächlich als Superabsorber (SAP) in Wegwerfwindeln, Damenbinden und Wundpflastern eingesetzt. Tücher mit Hydrogelen verwendet man zum Frischhalten von Fisch und Fleisch. Durch das Hydrogel bleiben die verderblichen Waren feucht, überschüssige Flüssigkeit wird gebunden. Im medizinischen Bereich kommen Hydrogele in künstlichem Bindegewebe und in Materialien für die plastische Chirurgie zum Einsatz, wo sie sich vor allem durch Kompatibilität mit menschlichem Gewebe auszeichnen.

Auch weiche Kontaktlinsen sind Hydrogele. Sie werden z.B. durch Vernetzung von 2-Hydroxyethylmethacrylat (HEMA, als Homopolymer wasserlöslich) mit Ethylenglykoldimethacrylat (EGDMA) hergestellt.

In der Landwirtschaft benutzt man Hydrogele als Wasser- und Düngerspeicher zur Bodenverbesserung. In den letzten Jahren wurden Hydrogele auch als Materialien zur kontrollierten Freisetzung von Arzneimitteln entwickelt.

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