Polymere und Faseroberflächen

• Antragsteller: Professor Dr. Henning Menzel
• Fachliche Zuordnung: Präparative und Physikalische Chemie von Polymeren ; Biomaterialien
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 251503496

Der Ausgangspunkt für die Erzeugung der gradierten Implantate sind durch Elektrospinnen hergestellte Fasermatten aus Polycaprolacton (PCL). Ziel des Projekts ist es, diese PCL-Fasermatten so modifizieren, dass sie für die Herstellung von gradierten Implantaten geeignet sind. Dazu werden die Fasermatten durch Plasmabehandlung, durch Beschichtung mit Polydopamin oder durch Beschichtung mit Chitosan-g-polycaprolacton (Chi-g-PCL) modifiziert. Diese drei Modifikationen haben sich in der ersten Förderphase als grundsätzlich geeignet gezeigt, um anschließend räumliche Gradienten an Freisetzungssystemen auf der Faseroberfläche zu erzeugen. Die Ergebnisse für die einzelnen Modifikationen unterscheiden sich aber im Detail. So wurde gefunden, dass auf mit pDA beschichteten Fasermatten mehr nanoporöse Silika-Nanopartikel als Freisetzungssysteme abgeschieden wurden. Andererseits wurde aber aus auf pDA-modifizierten Fasermatten aufgebrachten polymeren nanopartikulären Freisetzungssystemen weniger aktives Signalprotein freigesetzt, als bei der Modifikation der Fasermatte mit Chi-g-PCL. Diese Unterschiede und damit die Vor- und Nachteile der verschiedenen Beschichtungen sollen jetzt systematisch untersucht werden und nach Möglichkeit durch die Zurückführung auf physikalische und chemische Oberflächeneigenschaften verstanden werden. Dazu wird auf die verschieden modifizierten Fasermatten jeweils dasselbe Freisetzungssystem (gemeinsam mit TP5) aufgebracht und die Freisetzungskinetik bestimmt (gemeinsam mit TP6) . Diese Ergebnisse sollen korreliert werden mit der Oberflächenladung (Zeta Potential) der Fasermatten, die über elektrokinetische Messungen bestimmt werden kann. Neben den elektrostatischen Wechselwirkungen, die sich über das Zeta-Potential quantifizieren lassen, werden noch andere z. B. hydrophobe Wechselwirkungen in Betracht gezogen. Dazu sollen ergänzend Proteinadsorptionsmessungen mit Modellproteinen durchgeführt werden. Ein besseres Verständnis der elektrostatischen und hydrophoben Wechselwirkungen soll helfen, ein wissensbasiertes Design für die Modifikation der Fasermatten und damit leichtere Übertragung auf andere Anwendungen zu ermöglichen. Weiterhin werden Blends mit verschiedenen PCL-Block- und Pfropfcopolymeren hergestellt und als Blend versponnen. So sollen Möglichkeiten geschaffen werden, weitere Oberflächenfunktionalitäten in die Fasern einzuführen, mit denen die Zelladhäsion weiter gesteuert werden kann, falls die in vitro und in vivo-Experimente der anderen Teilprojekte in der Forschergruppe die Erforderlichkeit aufzeigen. Andererseits soll mit den Blends auch die Eigenschaften der PCL-Fasern eingestellt werden, z. B. durch Einbringen photovernetzbarer Gruppen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 2180: Gradierte Implantate für Sehnen-Knochen-Verbindungen (Gradierte Implantate)
• Internationaler Bezug: Australien
• Großgeräte: Oberflächenpotentialmessgerät
• Gerätegruppe: 1470 Potentiometer, Geräte für Amperometrie, Voltametrie, Coulometrie
• Kooperationspartner: Professor Neil Cameron, Ph.D.