Innovative Implantatfunktionalisierung:
Optimiertes Einwachsen und Infektionsschutz
Die optimale Gestaltung der Material-Gewebe-Grenzfläche ist für den Heilungserfolg eines Implantates sowohl hinsichtlich Funktionalität als auch Lebensdauer von entscheidender Bedeutung. Durch unsere gezielte Oberflächenfunktionalisierung verbessern wir das Einwachsverhalten herkömmlicher Implantate nachhaltig – für eine optimale, stabile Integration in das umliegende Gewebe. Gleichzeitig schützen innovative, antimikrobielle Beschichtungen wirksam vor implantatassoziierten Infektionen und tragen so entscheidend zur Patientensicherheit bei. Unsere entwickelten bioaktiven Schichten lassen sich flexibel auf unterschiedliche Materialien und Produktlösungen übertragen.
Zelladhäsionsförderung für eine bessere Integration
Zelladhäsionsstimulierende Beschichtungen mit Zelladhäsionspeptiden z. B. mit RGD-Sequenz, sulfatierten Glycosaminoglycanen bzw. anderen Aminogruppen-haltigen Substanzen werden zur Oberflächenfunktionalisierung eingesetzt und können eine verbesserte Zelladhäsion bewirken. Die biologische Testung erfolgt mit geeigneten Zelllinien und Immunofluoreszenzfärbung sowie Adhäsions-Waschtests zu verschiedenen Zeitpunkten.
Antimikrobielle Polymer- und Sol-Gel-Beschichtungen
Kationische Polymerschichten aus quartären Ammonium-Verbindungen
Mittels spezieller Oberflächenpolymerisationen (ATR-Polymerisation, NMP-Verfahren) lassen sich Monomere direkt auf Oberflächen aufbringen, wodurch ultra-dünne Schichten entstehen. Über radikalische Polymerisation stellen wir kationische Polymere her, die sich durch Copolymerisation mit Haftgruppen-tragenden Monomeren (z. B. Phosphonaten, Trimethoxysilane) kovalent an Oberflächen anbinden lassen. Dadurch entstehen deutlich dickere Schichten.
Durch gezielte Modifikation quartärer Ammonium-Verbindungen designen wir kationische Polymere, die neben der antibakteriellen Wirkung auch eine antivirale Wirkung aufweisen.
Zinkoxid-basierte Sol-Gel-Schichten
Eine permanente antimikrobielle Ausstattung unterschiedlicher Materialien, wie Glas, Porzellan und Textilien, wird mit Hilfe von Sol-Gel-Verfahren realisiert.
Grundlage hierfür sind verschiedene Ammoniumstruktur-haltige Alkoxysilane sowie zusätzliches Zinkoxid, welches sowohl in die Silikat-Gitterstruktur eingebaut wird als auch frei in der Beschichtung vorliegt.
Wirkstoff-freisetzende Beschichtungen (Antibiotika)
Antibiotika-haltige Beschichtungen werden zum Schutz gegen periprothetische Infektionen für verschiedene Implantatoberflächen entwickelt. Dazu erfolgt z. B. die Synthese und Charakterisierung schwerlöslicher Gentamicinverbindungen. In vitro-Freisetzungsuntersuchungen mit korrespondierender Bestimmung der antibakteriellen Aktivität und der Log-Stufenreduktion z. B. gegen Staphylococcus capitis, sowie in vitro-Zytokompatibilitätanalysen bestätigen die biologische Wirksamkeit.
Sabrina Hauspurg
Bereichsleiterin Biomaterialien
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