Hydrogele und Cryogele:
Biologisch abbaubare Matrizes für die moderne regenerative Medizin

Unter einem Hydrogel versteht man ein gelartiges Material, bestehend aus einem hydrophilen, wasserunlöslichen Polymer (dreidimensionales Netzwerk), welches Wasser binden bzw. speichern kann. Cryogele stellen dabei eine besondere Form der Hydrogele dar. Durch gezielte Auswahl der Ausgangspolymere sowie Art und Dichte der Vernetzung können die chemischen und physikalischen Eigenschaften variiert und so der gewünschten Applikation angepasst werden. Hydro- und Cryogele finden vor allem in der Medizin, der Kosmetik und als sogenannte Superabsorber Anwendung.

Unser Forschungsbereich verfügt über langjährige Erfahrungen auf dem Gebiet der Synthese und Analytik von Hydrogelen, insbesondere unter Verwendung von Biopolymeren. Für die Vernetzung finden sowohl chemische als auch physikalischen Methoden Anwendung. Unsere Hydrogele sind biokompatibel und biologisch abbaubar. 

Ihr Quellvermögen, ihre Stabilität und die Geschwindigkeit ihrer Resorption sind vor allem von der Art des eingesetzten Polymers sowie von der Art und Dichte der Vernetzung abhängig. In die Hydrogele können zusätzliche Komponenten wie z. B. Farb- oder Fluoreszenzstoffe sowie Wirkstoffe integriert werden. Dank ihres Eigenschaftsprofils eignen sich Hydrogele für den Einsatz in der Medizin – etwa als effiziente Drug-Delivery-Systeme, moderne Wundauflagen oder im Tissue Engineering als Weichgewebeersatz. Auch in der Kosmetik überzeugen sie als feuchtigkeitsspendende Gele und Lotions.

Cryogele stellen eine besondere Form von Hydrogelen dar und werden bei Temperaturen unterhalb des Gefrierpunktes hergestellt. Der Herstellungsprozess umfasst den Zyklus des Gefrierens, der Lagerung im gefrorenen Zustand inklusive Vernetzung sowie das Auftauen. Die Vernetzung erfolgt photochemisch mittels C-C-Knüpfung unter Verwendung von (Meth)acrylat-Polymerderivaten. Durch Cryogelierung sind poröse Formkörper mit interkonnektierenden Poren erhältlich. Bei wässrigen Lösungen fungieren Eiskristalle als Porogene und steuern die Größe der Makroporen. Wird das Cryogel auf Basis von Biopolymer-Derivaten hergestellt, überzeugt es durch seine Biokompatibilität und Resorbierbarkeit – ideal für die Anwendung in der Medizin.

Vorteile der Cryogelierung für das Tissue Engineering

Die spezielle Porenstruktur ermöglicht einen effizienten Flüssigkeits- und Sauerstofftransport, was beispielsweise für den Einsatz im Tissue Engineering zur Geweberekonstruktion von entscheidender Bedeutung ist. Bei genügender Porengröße kann auch eine entsprechende Zellmigration erfolgen. Zusätzlich können weitere Komponenten, wie beispielsweise Farb- und Fluoreszenzstoffe, Wirkstoffe oder anorganische Partikel in die Cryogele integriert werden.