Bremus-Köbberling, E.E.Bremus-Köbberling2022-03-062022-03-062004https://publica.fraunhofer.de/handle/publica/27544610.18154/RWTH-CONV-208194Im Rahmen dieser Arbeit wurden neue Bearbeitungsverfahren für Hochleistungs- und biokompatible Polymere mit UV-Laserstrahlung zum Einsatz in Life Science Anwendungen entwickelt. Die laserbearbeiteten Oberflächen wurden mittels unterschiedlicher oberflächensensitiver Verfahren charakterisiert. Auf diesen Polymeren wurden durch Ablation verschiedene Topographien erzeugt und Benetzungseffekte durch Messungen des Wasserkontaktwinkels untersucht. Hierbei konnte auf hydrophoben Polymeren z. B. PDMS ein Lotus-Effekt und auf hydrophileren Polymeren wie PEEK ein "anti"-Lotus-Effekt induziert werden. Die Bioverträglichkeit der Materialien wurde durch die Laserbearbeitung nicht negativ beeinflusst. Entlang definiert durch Ablation eingebrachter Gräben konnte sogar ein geleitetes Zellwachstum erzielt werden. Ebenso proliferierten Zellen durch Laserbohrungen. Für PDMS wurde das Laserbohren von Löchern bezüglich der geometrischen Eigenschaften beurteilt und optimiert. Ein Verfahren basierend auf der Verwendung eines Schutzlackes wurde entwickelt, um das beim Strukturieren auftretende und sich wieder ablagernde Material zu vermeiden. Als Anwendungsbeispiel ist ein lasergebohrtes Retina-Implantat beschrieben. Die chemischen Veränderungen der Polymeroberfläche durch Laserbearbeitung an Luft wurden an ausgewählten Polymeren untersucht. Die durch Photooxidation entstandenen neuen Funktionalitäten wurden durch Derivatisierung mit Fluoreszenzfarbstoffen nachgewiesen, wobei die bestrahlte Mikrostruktur im Fluoreszenzmikroskop detektiert wurde. Reaktive Verbindungen z.B. Azide wurden aus einer das Polymer umgebenden Lösung mittels Laserstrahlung ortsselekiv an das Polymer angebunden. Diese Verfahren zur Modifizierung von Polymeroberflächen können neue Impulse zur Anbindung bioaktiver Substanzen z.B. für Biochips setzen.The objective of this work was the development of new processing technologies with UV-laser radiation for high performance and biocompatible polymers in life science applications. The laser treated surfaces were characterized by a variety surface sensitive of methods. In these polymers different surface topologies were generated by ablation in order to study their wetting properties by measurement of water contact angles. With this protocol it was possible to generate a Lotus-effect on hydrophobic polymers like PDMS and an "anti"Lotus-Effect in more hydrophilic polymers like PEEK. No negative influence on the biocompatibility of polymer surfaces caused by laser treatment has been detected. Guided cell growth was stimulated along geometrically defined groves generated by laser ablation. Furthermore cells proliferate well through laser drilled holes. On PDMS the parameters for laser drilling of small geometrically defined holes were optimized and the holes were characterized. A special procedure based on the use of a protective coating was developed to avoid the build-up of debris around small structures. As an application of this methodology a laser drilled retina implant is described. The chemical changes on polymer surfaces caused by laser treatment in air have been examined on selected polymers. New functionalities generated by photo oxidation were identified by derivatization with fluorescent dyes. The functionalized micro structures were detected by florescence microscopy. Reactive compounds like azides were immobilized out of a solution surrounding the polymer onto its surface with high spatial resolution by use of laser radiation. This procedure for polymer surface modification might stimulate further research into the immobilization of bioactive molecules e.g. for applications in biochips.de621doctoral thesis