Funktionalisierung von periodischen zellularen bioaktiven Glas-Scaffolds durch das gezielte Design von Zusammensetzungsgradienten

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professorin Dr. Delia Brauer; Privatdozent Dr.-Ing. Tobias Fey
• Fachliche Zuordnung: Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 461819532

Dreidimensionale, hochporöse Scaffolds mit zellularem Charakter aus bioaktiven Gläsern sind attraktiv für die Geweberegeneration in situ (durch direkte Implantation der Scaffolds) oder ex situ (via Tissue Engineering). Durch die ausgeprägte Kristallisationstendenz der bioaktiven Gläser, die das Sintern dichter Stege zwischen den Poren deutlich einschränkt, verfügen diese Scaffolds jedoch häufig nur über sehr geringe mechanische Stabilität, wie z.B. Druckfestigkeiten unter 1 MPa. Dies macht eine mechanische Verstärkung zwingend notwendig, die üblicherweise durch Kombination mit organischen Polymeren erfolgt. In dem Antrag wird ein neuartiger kombinatorischer Ansatz verfolgt, bei dem einerseits neue Scaffold-Geometrien eingesetzt werden und andererseits eine anorganische Funktionalisierung durch Kombination verschiedener Glastypen (z.B. Silicat mit Phosphat) in Konzentrationsgradienten erreicht wird. Dabei wird der Einfluss von Diffusionsprozessen während des Sinterns von Schichten untersucht, um die Ausbildung von Konzentrationsgradienten zu charakterisieren. Des weiteren wird der Einfluss dieser Konzentrationsgradienten auf Löslichkeit und Ionenabgabe sowie auf die mechanische Stabilität untersucht. Die neuen Scaffold-Geometrien werden durch additive Herstellung vonPolymer-Templaten mittels Stereolithographie erstellt, was eine umfangreiche Parametrisierung ermöglicht. Anschließend wird der Glas-Scaffold im Replika-Verfahren synthetisiert. Neben dem direkten Vergleich des CAD-Modells mit den Ergebnissen ausmikrocomputertomographischen Untersuchungendes Scaffolds zur Bestimmung der Abbildungsgenauigkeit werden FEM-Simulationen zum mechanischen Verhalten an Realstrukturmodellen durchgeführt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen