Antibiotikaträgersysteme aus 3D-gedrucktem thermoplastischem Kollagen und β-Tricalciumphosphat

• Antragsteller: Privatdozent Dr.-Ing. Michael Seidenstücker
• Fachliche Zuordnung: Biomaterialien
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 563333610

Ziel des Projektes ist es, eine für die additive Fertigung geeignete 3D Druckerpaste aus thermoplastischem Kollagen (TC) unter Zugabe von CaP-Partikeln in Form von β-TCP und Antibiotikum zu entwickeln, um daraus mechanisch stabile offenporige 3D-Scaffolds herzustellen. Dabei soll der Einfluss der Parameter des Herstellungsprozesses des thermoplastischen Kollagens (z. B. Denaturierungsstufe, Vermahlung), die Zusammensetzung der TC-Paste (TC und CaP in verschiedenen Verhältnissen (20/40/60/80 wt% TC) miteinander kombiniert) der Antibiotika und Vernetzer auf die Druckbarkeit der Paste untersucht werden. Weiterhin soll der Einfluss der Zusammensetzung der Paste sowie der Druckparameter auf die mechanischen Eigenschaften der 3D-Scaffolds und auf deren mechanische Stabilität untersucht werden. Die mechanische Stabilität ist neben der Biokompatibilität und Abbaubarkeit für ein optimales Knochenersatzmaterial entscheidend. Das im Rahmen dieses Projektes zu entwickelnde Material und entsprechende Scaffolds soll sowohl eine lokale Freisetzung der Antibiotika über der minimalen Hemmkonzentration und über einen Zeitraum von mehreren Wochen (4 Wochen Freisetzung mit Konzentrationen deutlich oberhalb der minimalen Hemmkonzentration von 0,5-2 µg/ml gegenüber Staphylococcus aureus) ermöglichen als auch den Heilungsprozess fördern. Die primären Funktionen der Antibiotika dürfen nicht durch die physikalischen Einflüsse während der Herstellung und des 3D-Druck verändert werden. Daraus ergeben sich 5 Arbeitspakete: AP 1. Herstellung und Charakterisierung der druckbaren Pasten aus TC, CaP und Antibiotikum (verschiedene TC als Basis). AP 2. Optimierung der mechanischen Stabilität und Oberfläche. AP 3. Freisetzung von Antibiotika. AP 4. Biokompatibilität und Zellinteraktionen/ Besiedelung. AP 5. Proof of Concept: Druckerfilament aus TC/CaP

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen