CD-Labor for Fortschrittliche Polymere für Biomaterialien und den 3D Druck

Dieses CD-Labor befasst sich mit zwei in der Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie wesentlichen Forschungsfragen: mit Materialien für den 3D-Druck von Implantaten, sowie mit Knochenklebern, welche vor allem bei Trümmerbrüchen benötigt werden.

Im letzten Jahrzehnt wurden große Fortschritte im Bereich von Implantaten aus dem 3D-Druck erzielt. Wesentliche Merkmale solcher Implantate sind die Möglichkeit, sie auf Basis von Computertomographieaufnahmen des Patienten individuell drucken zu können, sowie die Eigenschaft, dass sie lediglich ein Gerüst darstellen, das nach und nach durch körpereigenes Knochenmaterial ersetzt wird und sich zeit-gleich auflöst. Die Voraussetzungen für diese Funktionen sind, dass die verwendeten Materialien und ihre Abbau-produkte nicht toxisch sind, dass sie für den 3D-Druck geeignet sind, dass die entstandenen Implantate eine aus-reichende Stabilität aber auch Porosität aufweisen, und dass in ihnen Nährlösungen mit Wachstumsfaktoren ein-gebracht werden können. Diese ermöglichen die Vaskularisierung, d.h. das Durchwachsen der neu entstehenden Knochenstrukturen mit Blutgefäßen, und das optimale Anhaften und Wachstum von Knochenzellen. Vinylester, welche während des 3D-Drucks mithilfe von licht-sensiblen Photoinitiatoren Polymere bilden, haben sich als vielversprechende Ausgangsmaterialien bewährt. Im Rahmen dieses CD-Labors werden sowohl die Einzel-komponenten als auch die finalen Konstrukte bio-medizinisch und materialwissenschaftlich untersucht.

Knochenkleber werden dort eingesetzt, wo die Knochen-fixierung mit Platten und Schrauben nicht möglich ist, z.B. bei Trümmerbrüchen. Maximale Haftung bei gleichzeitiger Porosität und Bioabbaubarkeit sind die wesentlichen gesuchten Eigenschaften. Auch hier muss das Kleber-material in derselben Geschwindigkeit abgebaut werden, mit der die körpereigene Knochenregeneration voranschreitet.

In beiden Bereichen werden grundlegende Materialstudien durchgeführt, um noch offene wissenschaftliche Fragen, wie z.B. Grenzeffekte, Schichtinhomogenität, oder Delamination, d.h. das Ablösen von Schichten in 3D gedruckten Objekten bzw. das Zusammenspiel von Ad- und Kohäsion in Knochenklebern, zu beantworten.