Dreidimensionale textile Hybridmaterialien aus Kollagen und biokompatiblen synthetischen Polymeren für den Einsatz als Medizinprodukt (HybriColTex)

Kollagen ist aufgrund seiner guten Biokompatibilität und Resorbierbarkeit im menschlichen Organismus eines der wichtigsten Materialien in der Medizintechnik. Textile Materialien werden neben den bekannten Anwendungen in der Wundversorgung zur Abdeckung und Blutstillung auch zunehmend im Implantatbereich als Stütz- oder Stabilisierungsmaterialien eingesetzt. Ebenso in der regenerativen Medizin (Tissue-Engineering) sind dreidimensionale Strukturen von Interesse, um hohe Zelldichten zu erreichen. Die Herstellung von Textilien aus reinem Kollagen gelingt strukturbedingt nicht, da die Fäden eine nur ungenügend hohe Stabilität für eine textile Weiterverarbeitung zu Gestricken, Geweben und Gewirken aufweisen.

Ziel des Projektes war, teilweise bzw. vollständig resorbierbare zwei- und dreidimensionale Hybridmaterialien aus Kollagen und anderen biokompatiblen Polymeren herzustellen.

Ergebnisse

Im Projekt wurden verschiedene Schwerpunkte von der Herstellung geeigneter Rohwaren, der Verarbeitung zu Fäden mittels Nass- und Schmelzspinntechnologien bis hin zu deren Weiterverarbeitung zu zwei- und dreidimensionalen textilen Mustern bearbeitet. Eine umfängliche chemisch analytische, textiltechnische und biologische Charakterisierung begleitete die einzelnen Arbeitsschritte.

Als biokompatible synthetische Polymere konnten verschiedene Polyethylenglycole und Polyvinylakohole in die Fäden sowohl durch Nassspinn- als auch Schmelzspinnprozesse eingearbeitet werden. Deutlich günstigere Materialeigenschaften wurden allerdings mit Blendpolymeren wie Ecoflex erzielt. Auch ist es prinzipiell möglich Bikomponentenfäden mit einer Kollagenhülle herzustellen. Neben der textilen Verarbeitung von Kollagenblendfäden gelang es ebenfalls die Proteinfäden ohne synthetische Zusätze sowie Kollagenfoliebändchen in Kombination mit Hilfs- und Zweitfäden aus verschiedenen synthetischen Materialien wie PES oder PLA zu verarbeiten.

Anwendung

Das Projekt hat gezeigt, dass Fadenmaterialien aus unterschiedlichen Kollagenrohstoffen und aus diesen drapierbare Gewebe, Gewirke und Gestricke hergestellt werden können. Die textilen Materialien lassen sich vermutlich mit wenigen Anpassungen in fertige Produkte z.B. für Herniennetzchen und flexible Füll- und Stützmaterialien überführen. Auch die im Medizinproduktbereich notwendigen aufwendigen Zulassungen werden erleichtert, da innerhalb des Projektes die Materialien umfassend charakterisiert wurden und Kollagen bereits als Medizinprodukt erhältlich ist.