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Synthesis, Characterization and Processing of Novel Polymer Materials for Biomimetic Implants

Presentation held at Fachtagung Werkstoffe und Additive Fertigung, 13. bis 15. Mai 2020, Web-Konferenz
 
: Bakhshi, Hadi; Visser, Dmitri; Hönig, Ellena; Hartmann, Hanna; Meyer, Wolfdietrich

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Präsentation urn:nbn:de:0011-n-5898966 (940 KByte PDF)
MD5 Fingerprint: fe8b909f883d76492e9116639fd7d180
Erstellt am: 21.5.2020


2020, 7 Folien
Fachtagung Werkstoffe und Additive Fertigung <2020>
Bundesministerium für Bildung und Forschung BMBF (Deutschland)
ProMat - Leben (Polymere); 13XP5087E; PolyKARD
Synthese eines biomimetischen Perikard Polymers für kardiale Anwendungen
Englisch
Vortrag, Elektronische Publikation
Fraunhofer IAP ()
Medizintechnik; Biomimetic; 3D Druck; Elektrospinning

Abstract
Polyurethane (PU) werden in vielen medizinische Anwendungen wie in chirurgische Instrumenten, in der Wundversorgung, in der Arzneimittelabgabe und in Biosensoren eingesetzt. PU sind biokompatibel, Lösungsmittel beständig und mechanisch belastbar. Wir adressieren im PolyKARD-Projekt zum einen eine grüne Synthesechemie zur Herstellung von photoaushärtbaren Urethanharzen, welche in der Additiven Fertigung zum Aufbau von hochaufgelösten, elastischen, biokompatiblen und biomimetischen Implantaten genutzt werden. Zu diesem Zweck wurde eine Bibliothek von difunktionellen Vernetzern, Urethandiacrylaten (UrDA), und monofunktionellen reaktiven Verdünnern, Urethanacrylaten (UrA), durch Reaktion von aliphatischen Diaminen (HDA, TMHDA und BBAPE) oder Amine (n-BuNH2) mit Ethylencarbonat (EC) oder Propylencarbonat (PC) und Acrylierung der Hydroxylgruppe der entsprechenden Hydroxylurethane (Urdiol oder Urol) synthetisiert. Die angewandten Synthesechemien kommen ohne schädliche Isocyante oder Zinnkatalysator aus. Die chemische Struktur der Monomere wurde mittels NMR- und FTIR-Spektroskopie bestimmt. Der Schmelzpunkt und Visoksität wurden mittels DSC und Rheometer bestimmt. Die UV Photoaushärtung der Monomere wurde durch Photo-DSC charakterisiert. Die mechanischen Eigenschaften der photoausgehärteten Materialien wurden mittels Zugtest analysiert. Der Zugmodul lag im Bereich von 5 bis 250 MPa. Die maximale Zugfestigkeit lag im Bereich von 2-14 MPa. Die maximale Dehnung lag im Bereich von 41-73%. Zum anderen wurden hochmolekulare Nicht-Isocyanat-PUs (NIPUs) auf Polycarbonatbasis (Mn: 500, 1000 und 2000 g/mol) hergestellt und mittels NMR, FTIR, DSC und GPC charakterisiert. Diese wurden nach ISO 10993 hinsichtlich ihrer in vitro-Biokompatibilität beurteilt und mittels des Elektrospinning-Verfahrens zu porösen, faserförmigen Trägersubstraten verarbeitet. Somit kann ein poröses Material mit kontrollierbaren mechanischen Eigenschaften entwickelt werden, welches der Morphologie der biologischen extrazellulären Matrix sehr ähnlich ist. Über die Variation der System- und Prozessparameter wurde der Elektrospinnprozess optimiert, um faserförmige NIPU-Substrate mit Fasergrößen im Submikronbereich hervorzubringen. Bei der Prozessetablierung wurde besonders auf die Verwendung von weniger toxischen Lösungsmitteln geachtet, als die konventionell im Elektrospinning-Verfahren eingesetzten fluorisierten Lösungsmittel. Die elektrogesponnenen PUs wurden mittels SEM charakterisiert.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-589896.html

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