Alginat bezeichnet ein natürlich vorkommendes, anionisches Polysaccharid, das überwiegend aus den Zellwänden brauner Meeresalgen gewonnen wird. Chemisch besteht Alginat aus 1,4-verknüpften β-D-Mannuronsäure- (M) und α-L-Guluronsäure-Einheiten (G), die in Blöcken (M-, G- und MG-Blöcke) angeordnet sind. Die Zusammensetzung und Sequenz dieser Blöcke bestimmen maßgeblich Viskosität, Gelbildungsvermögen und mechanische Eigenschaften.

In der Werkstoffforschung werden Alginate meist als Natrium- oder Ammoniumsalze eingesetzt, die durch Ionenaustausch mit zweiwertigen Kationen (typischerweise Ca²⁺) zu ionisch vernetzten Gelen überführt werden. Das sogenannte „Egg-Box“-Modell beschreibt die Koordination von Ca²⁺ in G-reichen Blöcken und erklärt die Ausbildung stabiler, jedoch reversibler Netzwerke. Calciumalginat ist ein prototypisches ionisch vernetztes Hydrogel mit guter Biokompatibilität und wird als Modellmatrix für Zellinkapsulation, kontrollierte Wirkstofffreisetzung und weiche, wasserreiche Festkörper eingesetzt.

Für anspruchsvollere Anwendungen werden Alginate chemisch modifiziert. Ein wichtiges Beispiel ist methacryliertes Alginat, bei dem Methacrylatgruppen an die Polysaccharidkette eingeführt werden. Dies ermöglicht eine zusätzliche, kovalente Vernetzung mittels radikalischer (Foto‑)Polymerisation und erlaubt die unabhängige Einstellung von Ionenkonzentration, Quellgrad und Steifigkeit. Dadurch werden Alginate zu vielseitigen Plattformmaterialien für Hydrogele, Bioinks, funktionelle Beschichtungen und Verbundwerkstoffe.

Wesentliche werkstoffrelevante Parameter sind Molmassenverteilung, M/G-Verhältnis, Veresterungs‑ bzw. Substitutionsgrad, Ionengehalt sowie Abbaukinetik. Die Kombination aus nachwachsender Rohstoffbasis, wässriger Verarbeitung und fein einstellbarer Struktur‑Eigenschafts-Beziehung macht Alginate zu zentralen Systemen in der Entwicklung bioinspirierter, hierarchisch strukturierter weicher Materialien.