pHgevoelige

pHgevoelige materialen en systemen reageren op de zuurgraad van hun omgeving. Dit effect ontstaat door ioniseerbare functionele groepen in het materiaal, zoals carboxyl- of aminegroepen, die bij verandering in pH protoneren of deprotoneren. Daardoor veranderen de lading, oplosbaarheid, zwelling en permeabiliteit van het materiaal, wat leidt tot een modulaire en vaak omschakelbare respons.

In polimeren en hydrogels is de pH-respons vaak zichtbaar als swelling bij bepaalde pH-waarden of als ontbinding en afbraak bij andere pH-omstandigheden. De respons ligt meestal in de buurt van de pKa-waarde van de aanwezige groepen, waardoor de stof in een bepaald pH-interval oplost of uitslijt, of juist samengeperst raakt. Pijpbewegingen in de structuur kunnen ook leiden tot veranderingen in doorlaatbaarheid of afgifte van gebonden stoffen.

Toepassingen van pHgevoelige materialen omvatten gerichte medicatiedosering en afgifte in de geneeskunde, waar medicijnen stabiel kunnen blijven in het zure maaginzicht maar vrijgegeven worden in het minder zure dunne darmmilieu. Ze worden ook ingezet in pellets, smart coatings, hydrogel-systemen voor weefsel-engineering en biosensoren. Voorbeelden van materialen zijn poly(acrylzuur) en poly(methacrylzuur), poly(histidine), poly(diethylaminoethyl methacrylaat) en chitosan, die elk op hun eigen pH-interval reageren.

Ontwerpkeuzes richten zich op het beoogde pH-gebied, de gewenste responssnelheid, biocompatibiliteit, mechanische eigenschappen en stabiliteit in verschillende zoutgehaltes. Zo kan een systeem bijvoorbeeld ontwikkelen voor afgifte in het maag-dunnedarmkanaal of voor sensing in tumorweefsel met een afwijkende pH.