Search
Close this search box.
Search

De ontwikkelde autonoom schakelbare polymeren kunnen gebruikt worden in toepassingen zoals zachte exoskeletten voor ondersteuning aan patiënten. (Foto: Project March).

Autonoom schakelbare polymeren voor medische toepassingen

Draagbare medische apparaten moeten worden gemaakt van materialen die zich intelligent en autonoom kunnen aanpassen aan de bewegingen van de drager en aan veranderende omgevingsomstandigheden. Denk aan toepassingen zoals zachte exoskeletten voor ondersteuning aan patiënten met een beroerte. Of patches voor gecontroleerde medicijnafgifte. Dit zijn precies het type autonoom schakelbare polymeren dat onlangs is ontwikkeld door materiaalwetenschappers.

Samenwerkende wetenschappers van de Universiteit van Stuttgart en apothekers aan de Universiteit van Tübingen hebben een paper gepubliceerd met de titel “Autonomous Adaptation of Intelligent Humidity-Programmed Hydrogel Patches”. Daarin demonstreren ze hoe intelligente, autonoom schakelbare polymeren, kunnen worden geproduceerd, waarbij het woord “intelligent” verwijst naar op het feit dat de eigenschappen van het materiaal zich autonoom kunnen aanpassen aan de omgevingsomstandigheden waarin ze worden gebruikt.

Autonoom schakelbare polymeren

De stijfheid van de ontwikkelde autonoom schakelende polymeren kan met meer dan vier ordes van grootte veranderen, afhankelijk van vochtigheid en temperatuur. De materialen kunnen zelfs bij grote vervormingen elastische veranderingen ondergaan, waardoor de mechanische eigenschappen zich kunnen aanpassen aan de betreffende toepassing.

“Dit hoge aanpassingsvermogen maakt onze polymeren bij uitstek geschikt maakt voor robots die gemaakt worden van zachte organische materialen, zoals die worden gebruikt in de biogeneeskunde of in zoek- en reddingsmissies. Het sleutelwoord hier is ‘zachte robotica’. Deze polymeren zijn ook zeer geschikt voor gebruik in smart skin-toepassingen, zoals exoskeletten gemaakt van zachte flexibele stoffen”, vertelt Sabine Ludwigs, een van de auteurs van het artikel.

Voor beide toepassingen moet het materiaal zowel snelle als langzame bewegingen mogelijk maken, wat betekent dat het instelbare visco-elastische eigenschappen moet hebben. “Dat is precies wat het materiaal dat we hebben ontwikkeld kan doen”, aldus professor Holger Steeb.

Aanpassingsvermogen

Bovendien maken het hydro-aanpassingsvermogen en het reversibele waterabsorptievermogen van het materiaal het geschikt voor gebruik als pleister voor de gecontroleerde afgifte van medicijnen via de huid. De onderzoekers experimenteerden specifiek met het vrijgeven van de pijnstiller diclofenac in een huidmodel. “Het belangrijkste mechanisme is dat het de pleister zelf is die de afgifte van het actieve ingrediënt regelt als reactie op de variabele vochtniveaus van de wond, d.w.z. afhankelijk van de vloeistoffen die uit de wond sijpelen”, zegt Dominique Lunter, een farmaceut. expert gevestigd in Tübingen, Duitsland.

In de toekomst zijn de onderzoekers van plan om multifunctionele materiaalsystemen te onderzoeken, die zich autonoom kunnen aanpassen aan hun omgeving en kunnen reageren op actieve triggers, zoals elektrische prikkels. Ze zijn ook van plan simulaties te gebruiken als basis voor het modelleren en voorspellen van complexe architecturen.

Over het onderzoek

Het relevante onderzoek werd uitgevoerd als onderdeel van het onlangs opgerichte, interfacultaire Functional Soft Materials Laboratory (FSM Lab) aan het Data-integrated Simulation Science Cluster of Excellence van de Universiteit van Stuttgart (EXC 2075, SimTech). Dit is het resultaat van een zeer succesvolle samenwerking tussen twee onderzoeksgroepen onder leiding van Sabine Ludwigs, gespecialiseerd in polymeerchemie, en Holger Steeb, wiens werk gericht is op de mechanica en functie van slimme polymeermaterialen.

De onderzoeksresultaten zijn gepubliceerd in Advanced Materials Technologies. De samenwerkende wetenschappers staan onder leiding van prof. Sabine Ludwigs (Instituut voor Polymeerchemie) en prof. Holger Steeb (Instituut voor Mechanica, MIB) aan de Universiteit van Stuttgart en Prof. Dominique Lunter (van de afdeling Farmaceutische Technologie van de Universiteit van Tübingen).

Ron Smeets

ICT&health World Conference 2024

Ervaar de toekomst van de gezondheidszorg tijdens de ICT&health World Conference van 14-16 mei 2024! Claim alvast jouw ticket en dompel je onder in baanbrekende technologieën en innovatieve oplossingen. Ga in gesprek met collega-experts en verken de kracht van wereldwijde samenwerkingen.

Deel dit artikel!

Lees ook
intelligentie
Over spelmatige intelligentie en serious games
Onderzoekers van de Universiteit van Bristol hebben een webgebaseerde babyslaap-planner ontwikkeld die levens van baby’s kan redden van wiegendood.
Webgebaseerde slaapplanner voorkomt wiegendood
AI onderwijsinstructie chirurgie training
Onderwijsinstructie via AI tijdens operatie
medicatie
Onderzoek naar medicijndispensers in intramurale setting
AI
Nieuwe CT 5300 van kop tot teen uitgerust met AI
arbeidsgerelateerde zorg
Programma ‘Innovatieve Arbozorg’ voor betere arbeidsgerelateerde zorg
zorgontwikkelingen nieuws
Groene zorg, praten over zorgontwikkelingen en bestuurswisselingen
digitalisering
NVZ wil meer focus op preventie en digitalisering
dementie
Project Leefcirkels XL opent deuren voor cliënten in zorgcentra
gegevensuitwisseling
VWS start met nieuwe fase voor PGO's
Volg jij ons al?