Hoe verdunnen met water een oplossing juist weer stevig maakt

De Nederlandse TU Eindhoven onderzocht nieuwe faseovergangen van oplossingen en gels in water, en toonde als eerste ter wereld aan dat die bij verdere verdunning juist weer een stevige hydrogel worden.

Trefwoorden: #chemie, #hydrogel, #water

Lees verder

research

( Foto: TU/e )

ENGINEERINGNET.BE - De onderzoekers ontdekten per toeval dat hun vloeibare oplossing bij verdunning juist weer een stevige hydrogel werd. Dit fenomeen bleek nog nauwelijks onderzocht of beschreven te zijn, en kan in de chemie en biologie op veel terreinen gevolgen hebben.

Het onderzoek spitst zich toe op de vorming van bepaalde hydrogel. Dat betekent dat je start met een oplossing van surfactanten en monomeren in water. Bij een specifieke verhouding van die twee stoffen in water ontstaat normaliter een gel.

Die gel wordt gevormd doordat zich lange ketens en structuren vormen van beide stoffen. Ook de hoeveelheid van deze stoffen in water bepaalt waar het omslagpunt zich bevindt van de gelvorming. Zodra de concentratie verlaagd wordt, lost de gel op en vormt zich weer een vloeistof. Tot zover is het bekend terrein.

Maar als je nog verder verdunt, ontstaat er opnieuw een gel. Er vormen zich nu andere supramoleculaire structuren, maar het is weer een hydrogel. En als je die vervolgens nog verder verdunt, wordt het alsnog een vloeistof.

In het onderzoek is heel nauwgezet nagegaan wat de juiste verhoudingen van de actieve stoffen moet zijn, en bij welke concentraties de faseovergangen plaatsvinden. Die overgangen zijn overigens volledig omkeerbaar.

Verhoog je de concentraties, dan zie je op precies dezelfde punten de overgangen van vloeistof naar gel, naar vloeistof, naar gel. Dit fenomeen is contra intuïtief en is niet herkend en bekend in de biologie. Het is nu voor het eerst met een simpel systeem grondig uitgezocht en gedocumenteerd.

“Dergelijke hydrogels zijn mogelijk goede oplossingen voor bestaande uitdagingen, bijvoorbeeld voor de kweek van stamcellen," aldus professor Bert Meijer. "In de gel kunnen de cellen dan veilig delen in drie dimensies en als er eenmaal genoeg zijn, verdun je de oplossing en kun je de cellen meteen gebruiken."

"De kunst is dan natuurlijk om de juiste stoffen te vinden die wél dit gedrag vertonen, maar niet reageren op de celwanden of eraan gaan plakken. Zo leidt ons onderzoek weer tot ander onderzoek.”