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Verdickungsmittel

Gele als Verdicker

Ein entscheidender Vorgang bei der verdickenden Wirkung ist die Bildung eines Gels. Gele bestehen zumeist aus einem festen, kolloidal verteilten Stoff mit langen oder stark verzweigten Teilchen, dem Geliermittel, und einer Flüssigkeit, dem Dispersionsmittel. Dabei bildet die feste Substanz im Dispersionsmittel ein räumliches Netzwerk, wobei die Teilchen durch Neben- oder Hauptvalenzen miteinander verbunden sind. 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 der Hydratationsenergie, durch die Wassermoleküle angelagert werden, und der Polymerentropie, die zur Aufweitung bzw. "Entfaltung" der im trockenen Zustand verknäult vorliegenden Polymermoleküle führt. Indem sich das Polymerknäuel aufweitet, bindet es Wassermoleküle.

Abb.1
Schema der Hydrogelbildung

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.

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