Anpassung von Polyurethan durch direkte Laserinterferenzstrukturierung

Polyurethane sind die am häufigsten verwendete Gruppe von Elastomeren im Bereich der Medizintechnik. Sie besitzen eine hervorragende Vielseitigkeit, was ihre physikalischen, chemischen/biochemischen sowie mechanischen Eigenschaften betrifft. So zeigen sie eine exzellente Biokompatibilität, freie Formbarkeit, den Formgedächtniseffekt und sogar eine erhöhte Biodegradation. Deshalb wurden sie in der Vergangenheit u.a. für die Beschichtung von Brustimplantaten, Herzschrittmachersonden, Katheder und künstliche Herzklappenventile eingesetzt. Um die Leistungsfähigkeit von PU-Medizinprodukten bezüglich Zelladhäsion/-proliferation und Widerstandskraft gegenüber Mikroben zu verbessern, werden verschiedene Ansätze wie Beschichten, das Einbringen von Nanopartikeln oder komplexbildenden Edelmetallen, Plasmabehandlung, Immobilisierung verschiedener Proteine sowie die Beimischung von Antibiotika verwendet. In diesem Zusammenhang werden außerdem mikro- und nanoskalige Oberflächenstrukturierungen bevorzugt eingesetzt. Dabei spielen Imprint-, Abformungs-, mechanische sowie laserbasierte Verfahren eine besondere Rolle. Eine überaus vielversprechende neue Technologie zur Anpassung von Oberflächen verschiedener Materialien ist die Direkte Laserinterferenzstrukturierung (DLIP). Diese Technik ermöglicht in einem Schritt die schnelle, großflächige Erzeugung periodischer Mikro- und Submikrometerstrukturen mit unterschiedlichen Geometrien durch ablative Prozesse. In dieser Arbeit,wurden PU-Materialien, die hauptsächlich für die Herstellung von künstlichen InCOr-Herzklappen verwendet werden, mittels DLIP mit unterschiedlichen Linienstrukturen ausgestattet. Dabei wurde die Periodizität zwischen 500 nm und 10 µm variiert. Es wird gezeigt, dass qualitativ hochwertige, saubere Strukturen mit einem maximalen Aspektverhältnis von 0.6 auf PU-Oberflächen herstellbar sind. Außerdem wurden der Kontaktwinkel von Wasser sowie das Verhalten von Stammzellen untersucht. Die Ergebnisse zeigen ein anisotropes Benetzungs¬verhalten, wobei der Kontaktwinkel parallel zu den Linien ummax. 13 Grad verringert und senkrecht zu den Linien um max. 20 Grad vergrößert wurde (Referenz: 82 Grad). Weiterhin wurde im Vergleich zur Originaloberfläche eine ähnliche Anzahl von Stammzellen, die sich auf der Struktur anlagerten und vermehrten, gemessen (60000/qcm). Zusätzlich dazu orientierten sich die Zellen parallel zu den Strukturlinien, was darauf hindeutet, dass mittels DLIP die Richtung des Zellwachstums im gewissen Rahmen kontrollierbar ist.