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Projekt
Herstellung elektrogesponnener Fasermatten mit definierter Geometrie und definiertem Lastprofil
Antragstellerin
Professorin Dr.-Ing. Birgit Glasmacher
Fachliche Zuordnung
Biomaterialien
Förderung
Förderung von 2015 bis 2023
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 251503496
Im Rahmen des Teilprojektes 3 (TP3) werden mittels Elektrospinnen Fasermatten aus Polycaprolacton (PCL) hergestellt. Diese Fasermatten sollen gradierte mechanische und geometrische Eigenschaften sowie ein definiertes Lastprofil aufweisen. Die Bestrebung Fasermatten mit adäquatem Lastprofil direkt für Sehnendefektmodelle in der Ratte bzw. im Schaf in einem Prozessschritt herzustellen, stellte sich als nicht zielführend heraus. Mittels lösungsbasiertem Elektrospinnen lassen sich bisher keine Faserstrukturen mit erforderlicher Kraftaufnahme herstellen. Um diese Herausforderung zu lösen, soll das Verfahren in der zweiten Förderperiode modifiziert werden, indem das lösungsbasierte Verfahren um ein schmelzbasiertes (Schmelzelektrospinnen) erweitert wird. Dadurch können die bisherigen Limitationen der Fasergröße überwunden werden, die durch das klassische Elektrospinnen bisher auf ca. 10µm limitiert war. Zum anderen kann dadurch die angestrebte Trennung von lasttragenden und zelltragenden Strukturen, die das Einwachsen spezifischer Zelltypen ermöglichen, realisiert und größere Porendimensionen erzeugt werden. Als positiv zu bewertender Nebeneffekt löst dieser strukturelle Eingriff die Anbindungsproblematik, da hierdurch die Einbringung von Schwachstellen beim Einstechen des Nahtmaterials verhindert wird. Ferner kann mit der Kombination der beiden Verfahren eine Kollaboration aus Nano- und Mikrofasern erzeugt werden, um das Oberflächen-zu-Volumen-Verhältnis gezielter einzustellen. Dadurch wird wiederum der Erfolg der Zellbesiedlung (untersucht durch TP1) beeinflusst und ergänzt das Methodenspektrum. Die Kombination dieser beiden Verfahren soll letztendlich die Realisierung von Sehnendefektmodellen des Klein- und Großtiermodells für TP8 sicherstellen. Studien in der ersten Förderperiode konnten zeigen, dass die Kristallinität, die unter anderem maßgeblich für die mechanische Stabilität der Fasermatten ist, durch die Verarbeitung im Elektrospinnprozess positiv beeinflusst werden kann (Ergebnisse von TP4). Je höher die relative Geschwindigkeit in Bezug zur Austrittsöffnung der Polymerlösung steht, desto größer ist auch die Kristallinität. In der zweiten Förderperiode soll dieser Effekt genutzt werden, die mechanischen Eigenschaften des Materials optimal einzustellen. Ferner werden zusammen mit TP4 die Auswirkungen von Chitosan-g-Polycaprolacton in Form von Blends eingebracht und im Vergleich mit reinem PCL untersucht.Das bisher noch nicht quantifizierte Degradationsverhalten soll mit Hilfe von TP6 untersucht und mit zwei sich ergänzenden Verfahren ermittelt werden. So soll der Massenverlust (gravimetrisch) und die molekularstrukturellen Änderungen (mittels Raman Spektroskopie) quantifiziert werden. Die dem TP3 zur Verfügung stehende Atomic Force Microscopy (AFM) soll Aufschluss über die Zelladhäsionskräfte von BM-MSCs geben.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
