Forschungsbereich

Biomaterialien

Hybridpolymere

Komposite aus biokompatiblen bzw. biodegradierbaren Polymeren und der mineralischen Phase des Knochens ähnlichen anorganischen Materialien sind seit vielen Jahren im Fokus der Biomaterialforschung. Sie verkörpern ein wesentliches Bauprinzip der Natur zur Entwicklung von mechanisch stabilen, lasttragenden und gleichzeitig elastischen nanostrukturierten Stützmaterialien. Obwohl die Synthese solcher Materialien im Labor noch nicht gleichermaßen erfolgreich wie in der Natur umgesetzt werden konnte, wurden in den letzten Jahren deutliche Fortschritte auf diesem Gebiet erzielt.
 

In unserem Bereich werden biokompatible und biodegradierbare Polyester auf Lacton-Basis sowie Poly(ester-urethane) synthetisiert, welche sich durch ein breitgefächertes Spektrum mechanischerund thermischer Eigenschaften sowie unterschiedlichem Degradationsverhalten auszeichnen.

Im Falle der Polyurethane können durch intermediär vorhandene reaktive Isocyanatgruppen auch in situ schäumbare und damit poröse Polymermaterialien erzeugt werden. Da die entsprechenden Prepolymere aus zellverträglichen, natürlichen Bausteinen aufgebaut und die Isocyanatgruppen vollständig umgesetzt werden, weisen unsere Polymere eine hohe Biokompatibilität auf.

Wir untersuchen in unseren Forschungsarbeiten auch die Kombination dieser Polymere mit anorganischen Materialien, wie Calciumphosphat oder Calciumcarbonat, welche so oder in chemisch ähnlicher Form im Hartgewebe des menschlichen Körpers zu finden sind. Der Zusatz von Calciumcarbonat bei der In-situ-Schäumung der Polyurethan-Prepolymere führt zu einer weiteren Optimierung mechanischer Eigenschaften und der Abbaubarkeit bzw. des pH-Wertes während des Abbaus der Kompositmaterialien. Die Topfzeit der Kompositbildung ist einstellbar und erstreckt sich über einen Bereich von 5-20 Minuten.
 

In einer ersten tierexperimentellen Studie am Universitätsklinikum Erlangen konnten sehr gute Ergebnisse verwendeter Hybridpolymere mit 60 % Calciumcarbonat hinsichtlich Resorption und Einwachsverhalten erzielt werden. Histologische Untersuchungen zeigten keine Auffälligkeiten und belegen die bereits In vitro ermittelte hohe Zellkompatibilität.

Unser Bereich besitzt das entsprechende Know-how für die zielgerichtete Synthese von Polymerschäumen mit anorganischen Füllmaterialien und tritt daher als kompetenter Partner für individuelle Anfragen aus Forschung und Industrie auf.


Dr. Claudia Rode
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