Stimuli-responsive Depotfasern für tissue-repair-Anwendungen
Projektleiter: Dr. Rüdiger Strubl
Projektnummer: BMWK / IGF - 21060BR/1
Laufzeit: 01.05.2020 bis 31.10.2022
Aufgabenstellung
Im Fokus des Projektes stand die Entwicklung biokompatibler Fasern für den Bereich der Wundversorgung, welche mit geeigneten Kopplungsstellen zur Immobilisierung spezieller medizinischer Wirkstoffe funktionalisiert sind. Die gewünschten Bindungsstellen im System Faseroberfläche-Wirkstoff war über einen steuerbaren Schaltmechanismus zu realisieren, der durch äußere Impulse (stimuli-responsiv) aktiviert werden kann, sodass die gebundenen Substanzen bedarfsgerecht, d.h. bei medizinischer Indikation, freigesetzt werden und den Wundheilungsprozess unterstützen.
Ergebnisse
Innerhalb des Forschungsvorhabens wurden aus den Biopolymeren Polylactid und Polybutylensuccinat neuartige, mit partiellen kationischen Ladungsdomänen versehene Fasern für das Anwendungsgebiet medizinische Wundauflagen entwickelt. Die ionischen Funktionalisierungen erfolgten dabei durch speziell synthetisierte, amidierte Propf-co-Polymere basierend auf PLA, welche als Blendkomponenten im Schmelzspinnverfahren mit Biopolymeren eingesetzt wurden.
Die ladungsmodifizierten Multifilamente adsorbieren über elektrostatische Wechselwirkungen medizinische Wirkstoffe und setzen sie unter bestimmten Bedingungen der Faserumgebung wieder frei. Sowohl die Ladungsmodifizierungen der Faseroberflächen als auch die Ad- und Desorptionsvorgänge im System Faser-Wirkstoff können mit der Methode der Zetapotentialmessung charakterisiert werden. Der ladungsbasierte Funktionalisierungsgrad der Biopolymeren kann eingestellt werden, sodass der isoelektrische Punkt an der Faseroberfläche im für Wundheilungsprozesse relevanten pH-Wertbereich liegt und als Schaltpunkt für die Abgabe der gebundenen Wirkstoffe genutzt werden kann.
Die entwickelten Funktionsfasern sind hinsichtlich ihres Anwendungsfeldes als Medizinprodukte einzustufen und müssen bioverträglich sein. Durch zertifizierte Untersuchungen konnte die Biokompatibilität nachgewiesen werden. Es wurde bestätigt, dass von den untersuchten Fasern keine entzündungsfördernden Effekte ausgehen und kein hämolytisches Potenzial vorhanden ist.
Anwendung
Die entwickelten Fasern können im medizinischen Bereich der Wundversorgung eingesetzt werden. Das Konzept der Freisetzung medizinischer Wirkstoffe durch pH-Wertänderung entspricht letztlich einem aktiven Wundversorgungsprodukt, welches mit dem Wundmilieu autark interagiert und den Heilungsprozess fördert. Das intrinsische ladungsbasierte Wirkprinzip zur Ad- und Desorption von bioaktiven Substanzen ist flexibel und kann prinzipiell auf weitere Wirkstoffe übertragen werden. Denkbar sind Anwendungen im Bereich der Behandlung von Hautirritationen oder im Pflegesegment.
Danksagung
Das IGF-Vorhaben der Forschungsvereinigung „Forschungskuratorium Textil e.V.“, Reinhardtstraße 14-16, 10117 Berlin, wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Wir bedanken uns für die gewährte Unterstützung.
