Hydrogele haben ein sehr breites Anwendungsfeld, das jedoch oft durch ihre schlechten mechanischen Eigenschaften eingeschränkt ist. Es konnte erstmals gezeigt werden, dass die Enzym-induzierte Mineralisation von Hydrogelen zu hochsteifen Hydrogelen mit zahlreichen Anwendungsmöglichkeiten führt.^[1] Solche Hydrogele können auch als an-organisch/organische Doppelnetzwerkhydrogele aufgefasst werden, da hier ein organisches Polymernetzwerk und ein anorganisches Mineralnetzwerk interpenetrieren und so die Eigenschaften von beiden zu einem synergistischen Effekt führen. Die Abscheidung der Mineralien (CaCO₃, Apatit, FeCO₃, u.a.) in den Polymer-Hydrogelen hängt dabei von zahlreichen Faktoren ab und führt nur bei homogener Mineralisierung zu den entsprechenden Eigenschaften. Diese hochgefüllten Hydrogele (Mineralisierungsgrad > 50%) sind nicht nur die steifsten, sondern auch reißfestesten existierenden Hydrogele. Aktuelle Arbeiten beschäftigen sich mit dem Einbringen neuer Enzymsysteme und Salze,^[2] die möglicherweise das Potential besitzen als Batteriematerialen (LiFePhosphat), „bendable electronics“, druckfeste Wasserentsalzungsmembranen und Trennmembranen^[3] oder als Implantatmaterialien eingesetzt zu werden. Voraussetzung ist in allen Fällen eine homogene Struktur der abgeschiedenen anorganischen Phase, die Feinstrukturen im Bereich bis unter 5 nm besitzen, und in der Regel elektrisch nicht-leitend sind.

[1] N. Rauner, M. Meuris, M. Zoric, J. C. Tiller; Enzymatic mineralization generates ultrastiff and tough hydrogels with tunable mechanics; Nature 543, 407-410 (2017); https://doi.org/10.1038/nature21392.

[2] M. Milovanovic, M. T. Unruh, V. Brandt, J. C. Tiller; Forming amorphous calcium carbonate within hydrogels by enzyme-induced mineralization in the presence of N-(phosphonomethyl)glycine; Journal of Colloid and Interface Science 579, 357 – 368 (2020); https://doi.org/10.1016/j.jcis.2020.06.047.

[3] M. Milovanovic, F. Tabakoglu, F. Saki, E. Pohlkoetter, D. Buga, V. Brandt, J. C. Tiller; Organic-inorganic double networks as highly permeable separation membranes with a chiral selector for organic solvents; Journal of Membrane Science 2023, 668, 121190; https://doi.org/10.1016/j.memsci.2022.121190.