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Physikalische Hydrogele gewinnen derzeit als Zellsubstrate zunehmend an Interesse, da Viskoelastizität oder Stressrelaxation ein bedeutender Parameter in der Mechanotransduktion ist, der bisher vernachlässigt wurde. In dieser Arbeit wurden multi-funktionelle Polyurethane entworfen, die über einen neuartigen Gelierungsmechanismus physikalische Hydrogele bilden. In Wasser bilden die anionischen Polyurethane spontan Aggregate, welche durch elektrostatische Abstoßung in Lösung gehalten werden. Eine schnelle Gelierung kann von hier aus durch Ladungsabschirmung erreicht werden, wodurch die Aggregation voranschreitet und ein Netzwerk ausgebildet wird. Dies kann durch die Zugabe von verschiedenen Säuren oder Salzen geschehen, sodass sowohl saure (pH 4 - 5) als auch pH-neutrale Hydrogele erhalten werden können. Während konventionelle Hydrogele auf Polyurethan-Basis in der Regel durch toxische isocyanat-haltige Präpolymere hergestellt werden, eignet sich der hier beschriebene physikalische Gelierungsmechanismus für in situ Anwendungen in sensitiven Umgebungen. Sowohl Härte als auch Stressrelaxation der Hydrogele können unabhängig voneinander über einen breiten Bereich eingestellt werden. Darüberhinaus zeichnen sich die Hydrogele durch exzellente Stressregeneration aus.
Due to the ability of microgels to rapidly contract and expand in response to external stimuli, assemblies of interconnected microgels are promising for actuation applications, e.g., as contracting fibers for artificial muscles. Among the properties determining the suitability of microgel assemblies for actuation are mechanical parameters such as bending stiffness and mobility. Here, we study the properties of linear, one-dimensional chains of poly(N-vinylcaprolactam) microgels dispersed in water. They were fabricated by utilizing wrinkled surfaces as templates and UV-cross-linking the microgels. We image the shapes of the chains on surfaces and in solution using atomic force microscopy (AFM) and fluorescence microscopy, respectively. In solution, the chains are observed to execute translational and rotational diffusive motions. Evaluation of the motions yields translational and rotational diffusion coefficients and, from the translational diffusion coefficient, the chain mobility. The microgel chains show no perceptible bending, which yields a lower limit on their bending stiffness.