Biomaterialien und Implantatoberflächen

Biomaterialien umfassen ein weites Feld von unterschiedlichen Materialklassen, darunter Metalle, Polymere, Keramiken sowie Komposite, die in unmittelbarem Kontakt mit den Geweben des Körpers stehen. Neben einer guten biologischen Verträglichkeit müssen die Biomaterialien auch eine Vielzahl weiterer Anforderungen, je nach Aufgabe und Anwendungsgebiet, erfüllen.

Im interdisziplinären Forschungsfeld „Biomaterialien und Implantatoberflächen“ wird die notwendige mechanische Funktionsfähigkeit mit der angestrebten Struktur und Chemie der Oberfläche zusammengeführt.

Hierzu werden sowohl abbaubare als auch permanente polymere Biomaterialien verwendet. Diese können als Beschichtung selbst die Oberfläche von Implantaten oder Medizinprodukten modifizieren. Die Verarbeitung der Polymere erfolgt mittels unterschiedlicher Technologien, z.B. Spraycoating, 3D-Druck, Elektrospinning und -spraying.

So wird die Entwicklung von Kombinationsprodukten – Implantaten mit Wirkstofffunktionen – ermöglicht und die Implantat-Gewebe-Interaktion gesteuert. Funktionelle Beschichtungen für bewährte Medizinprodukte werden entwickelt, um die Verträglichkeit, Funktion und Einheilung der Implantate zu verbessern. Andere Oberflächenmodifizierungen umfassen schwerpunktmäßig Plasmabehandlungen und nasschemische Behandlungen. Die zielgerichtete Synthese ist eine weitere Möglichkeit zur Optimierung der Eigenschaften von Biomaterialien.

Bei der Charakterisierung und Analytik modifizierter Biomaterialien werden sowohl die Bulk- und Oberflächeneigenschaften als auch die mechanischen Kennwerte während der einzelnen Prozessschritte betrachtet. Das Methodenspektrum umfasst Infrarotspektroskopie, Raman-Spektroskopie, Tensiometrie, Rasterelektronenmikroskopie, Energiedispersive Röntgen-Spektroskopie (EDX), Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS), Dynamische Differenzkalorimetrie.