Ein Forschungsteam der Universität Delaware hat ein leitfähiges Hydrogel entwickelt, das reversibel zwischen einem flüssigen und einem gelartigen Zustand wechseln kann. Dieses Material dient als Schnittstelle zwischen herkömmlichen elektronischen Geräten und menschlichem Gewebe und bietet vielversprechende Anwendungsmöglichkeiten für injizierbare Implantate und tragbare Geräte. Die Forschungsergebnisse wurden in der Fachzeitschrift *Nature Communications* veröffentlicht.
Die Forschung wurde von Laura Kaiser, Assistenzprofessorin für Materialwissenschaft und Werkstofftechnik am College of Engineering der Universität, geleitet. Das neuartige Hydrogel wechselt bei etwa 35 Grad Celsius, also etwas unterhalb der Körpertemperatur, vom flüssigen in den gelartigen Zustand. Dadurch kann es in flüssiger Form injiziert oder aufgetragen werden, verfestigt sich beim Kontakt mit Gewebe, um elektrische Signale aufzuzeichnen oder Stimulationen zu erzeugen, und verflüssigt sich beim Abkühlen wieder, um entfernt zu werden. Kaiser erklärte: „Unser Material basiert auf Kohlenstoff und kann durch einfaches Abkühlen entfernt werden. Dies vermeidet invasive Eingriffe beim Einsetzen und Entfernen elektronischer Materialien.“ Erstautorin Vidika Damani hob hervor, dass sich dieses reversible Gel an unebene Oberflächen anpasst und nach Gebrauch leicht zu reinigen ist.
Für die Entwicklung dieses Materials verband das Team das leitfähige Polymer PEDOT:PSS mit dem thermoresponsiven Polymer PNIPAM auf molekularer Ebene und bildete so eine Blockcopolymerstruktur. Diese Struktur ermöglicht die reversible Bildung eines stabilen Gels: 1 ml Flüssigkeit verwandelt sich innerhalb von nur 20 bis 40 Sekunden in ein Gel, und der Phasenübergang ist mindestens zehnmal wiederholbar. In Zusammenarbeit mit der Pennsylvania State University und der eigenen Universität bestätigten die Forscher, dass die einzigartige reversible Transformationsfähigkeit auf der präzisen Molekularstruktur beruht. Dieses Hydrogel kann sowohl elektronische als auch ionische Signale übertragen und liefert so klarere Bilder physiologischer Aktivitäten.
Vorläufige Tests zeigen, dass das Material elektrische Signale auf der menschlichen Haut mit einer bis zu 250-fach höheren Amplitude als handelsübliche Elektroden aufzeichnen kann. Experimente von Kooperationspartnern der Northwestern University belegen zudem seine gute Biokompatibilität. Das Forschungsteam hat für dieses Material eine Patentanmeldung in den USA eingereicht und untersucht dessen potenziellen Einsatz in der Herstellung hochempfindlicher Biosensoren. Diese könnten zukünftig die gleichzeitige Überwachung und therapeutische Anwendung ermöglichen.
Weitere Informationen: Autoren: Vidhika S. Damani et al., Titel: „Thermoreversible gelation of self-assembled conductive polymer colloids“, veröffentlicht in *Nature Communications* (2025). Zeitschrifteninformationen: *Nature Communications*
