Mechanoaktivierte Selbstauflösung von Hydrogelen mittels eines Signalverstärkungsmechanismus

Abstract

Zelluläre Organismen verfügen über komplexe mechanoadaptive Systeme, die es ihnen ermöglichen, Kräfte zu spüren und sie mit (bio)chemischen Regelkreisläufen zur funktionellen Anpassung zu verarbeiten. Inspiriert durch solche Prozesse stellt diese Studie ein Hydrogelsystem vor, das zur mechanisch aktivierten und chemisch amplifizierten Selbstauflösung fähig ist. Die hierzu entwickelten Hydrogele können mechanisch Radikale erzeugen, die in einer sich selbst ausbreitenden radikalischen Entnetzungsreaktion verarbeitet und verstärkt werden, was letztendlich zu einer mechanisch ausgelösten Selbstauflösung führt. Wir setzen dieses System bei der mechanoinduzierten Ablösung und in einem Doppelschichtaktuator ein, bei dem die durch Schwellung verursachte Biegung ausreichend Kraft für den selektiven Abbau einer Schicht erzeugt, was zu einer autonomen Selbstregulierung im Zusammenhang mit der Entbiegung führt. Unsere Arbeit hilft bei der Definition von Designkriterien für molekular kontrollierte adaptive und selbstregulierende Materialien mit integrierter mechanochemischer Informationsverarbeitung und zeigt deren Potenzial für Adhäsive und die Soft Robotik auf.