Forschungsbereich

Biomaterialien

Resorbierbare Gewebeklebstoffe

Das potentielle Einsatzspektrum resorbierbarer Klebstoffe in der Medizin ist sehr vielseitig und reicht von der Verklebung von Weichgewebe, inneren Organen, Wundverschluss, Gewebedefektauffüllung sowie der Verklebung von Knochenfragmenten in der Osteosynthese bis hin zur Fixierung von Implantaten im Körper. Allerdings ist der gegenwärtige Einsatz solcher Klebstoffe für medizinische Anwendungen auf wenige spezielle Indikationen beschränkt. Die Ursache für diese Situation liegt in den spezifischen Anforderungen, die an einen medizinischen Klebstoff gestellt werden müssen. Dazu gehören insbesondere:

  • gute Haftung auf Knochen und Gewebe in Gegenwart von Gewebeflüssigkeit
  • hohe Klebefestigkeit (Zugscher-, Druckfestigkeit)
  • Aushärtung in einem vertretbaren Zeitraum (1-5 min)
  • keine Wärmeentwicklung während der Aushärtung
  • möglichst geringe Volumenkontraktion
  • hohe Bioverträglichkeit des Klebstoffs und seiner Abbauprodukte
  • vollständige kontrollierbare Biodegradierbarkeit
  • Sterilisierbarkeit nach validierten Methoden
  • einfache Handhabung durch medizinisches Personal
     

Klebstoffe für die Weichgewebeapplikation im Hals-, Nasen-, Ohrenbereich basieren auf Isocyanat-funktionalisierten Oligolactonen. Hierbei erfolgt die Aushärtung mit der Umgebungsfeuchtigkeit (Gewebeflüssigkeit) oder im Zweikomponentensystem mit polyfunktionellen Alkoholen oder Aminen. In-vitro Zellkulturexperimente und erste In-vivo-Studien zeigen eine sehr gute Biokompatibilität der Klebstoffmaterialien und belegen gleichzeitig deren Potential für Applikationen im Hart- und Weichgewebebereich.

Einen weiteren Schwerpunkt zur Entwicklung neuer klinisch einsetzbarer Klebstoffe bildet die Modifizierung von Biopolymeren wie Gelatine, Chitosan, Dextran und Levan. Hierfür liegen bereits erfolgversprechende Resultate vor. Hydrogel-basierte Klebstoffe für die Weichgeweberegeneration sind beispielsweise durch Vernetzung modifizierter Biopolymere (Chitosan, Dextran) zugänglich, wie in unserem Forschungsbereich seit längerem untersucht wird. Dabei werden Aminogruppen-haltige und Aldehyd-modifizierte Biopolymerderivate als Klebstoffkomponenten unter geeigneten Reaktionsbedingungen zu Amid- oder Azomethin-Derivaten vernetzt. Diese Klebstoffsysteme zeigen im feuchten Weichgewebe eine gute Aushärtung und sind cytokompatibel.

Wir beschäftigen uns außerdem mit funktionalisierten Hydroxycarbonsäure-Oligomeren, die eine erfolgversprechende Klasse von Klebstoffmonomeren repräsentieren. Die Synthese dieser Klebstoffmonomere erfolgt durch Ringöffnungspolymerisation unterschiedlicher Lactone in Gegenwart geeigneter Hydroxylgruppen-haltiger Initiatoren. In einem zweiten Schritt werden die gebildeten Oligomere im Sinne einer Endgruppenmodifizierung mit vernetzungsfähigen Gruppen, z. B. Methacrylat-, Acrylat- sowie Maleinatfunktionen modifiziert. Aushärtbare Komposit-Klebstoffe können durch Vermischung des synthetisierten Klebstoffmaterials mit unterschiedlichen organischen (Glycin, Sorbit) und anorganischen (Calciumphosphate, CaCO3, NaCl) Füllstoffen erhalten werden. Die Klebstoffe härten in Gegenwart eines herkömmlichen Radikal-Initiator-Systems (Dibenzoylperoxid/p-Bishydroxyethyltoluidin) innerhalb von 90-150 s aus. Eine Aushärtung unter Photopolymerisationsbedingungen ist ebenfalls möglich.

Des Weiteren werden Klebstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen entwickelt, welche zur Verklebung von Holz und Papier geeignet sind. Diese Klebstoffe enthalten vorzugsweise keine organischen Lösungsmittel und sind somit umweltverträglich.


Dr. Albrecht Berg
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Dr. Kerstin Wagner
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