Ziel der Entwicklung
Ziel des Projektes war es, Kollagen kovalent und dauerhaft an inerte PET- und PP-Oberflächen anzubinden, um dadurch die mechanische Stabilität des Kollagens zu verbessern. Weiterhin sollte ein Vergleich zwischen dem nasschemischen Verfahren und dem Plasmaverfahren erstellt werden, um die kostengünstigste Variante zu ermitteln. Die Ergebnisse des Projektes zielen auf die Verbesserung der bereits für Medizinprodukte verwendeten Materialen PET und PP ab. Zum ersten Mal zeigt eine umfassende Untersuchung, welche Oberflächenmodifikationen das Ausbreitungsverhalten der Zellen nachweislich verbessern. Kollagen ist das am häufigsten vorkommende Protein im tierischen und menschlichen Organismus und als Biomaterial hervorragend geeignet, da es als Anhaftungs- und Stützmaterial dient. Gleichzeitig ist es biokompatibel und resorbierbar, weshalb es zu den bevorzugten Materialien bei der Entwicklung von Gewebeersatz oder der Zellkultivierung zählt. Die Nachfrage nach Implantatmaterialien mit mechanischen Kennwerten, welche die Werte der zu ersetzenden Gewebe wiedergeben, ist sehr hoch. Der Bedarf an biokompatiblen Implantatmaterialien erfreut sich in Industrieländern generell einer steigenden Nachfrage aufgrund des demografischen Wandels, der steigenden Lebenserwartung der Bevölkerung sowie des Wunsches, bis ins hohe Alter körperlich aktiv zu sein.
Vorteile und Lösungen
Eine kovalente Kollagenanbindung konnte bei PET über eine Aktivierung mittels N2-Plasma, über eine anschließende Funktionalisierung mit APTES und über eine EDC-Vernetzung des SLK erreicht werden. Bei dieser Variante konnte der höchste Kollagengehalt auf der PET-Oberfläche gemessen werden. Bei PP reichte eine Aktivierung der Oberfläche mit N2-Plasma und einer anschließenden Kollagenvernetzung mit EDC aus, um das Kollagen kovalent an die Oberfläche zu binden. Demnach wurde bei PP keine weitere Funktionalisierung mit APTES oder HMDI benötigt. Bei den nasschemischen Verfahren konnte weder bei PET noch bei PP ein erhöhter Kollagengehalt auf der Oberfläche gemessen werden, demnach ist die Aktivierung mittels verschiedener Plasmen besser für die kovalente Kollagenanbindung geeignet. Weiterhin wurde gezeigt, dass eine kovalente Anbindung des Kollagens nicht notwendig ist für ein verbessertes Spreadingverhalten menschlicher Zellen. Bei PET führte das O2-Plasma ohne weitere Funktionalisierung zum besten Spreadingergebnis, sobald Kollagen ohne Vernetzer auf die Oberfläche aufgebracht wurde.
Zielgruppe und Zielmarkt
Die im Projekt funktionalisierten Polymeroberflächen finden eine breite Anwendung in der Abdominal- und urogynäkologischen Chirurgie sowie in der kardiovaskulären Medizin und in der Orthopädie. Die in diesem Projekt erarbeiteten Verfahren sollen eine kostengünstige Variante der Beschichtung von Polymeren für die Medizintechnik bieten. Die Plasmaverfahren können in bereits vorhandene Prozesse eingebunden werden. Die Investitionskosten betreffen nur das Anschaffen einer geeigneten Plasmaanlage zu Beginn, können aber durch den stetig steigenden Bedarf an Implantaten auf Polymerbasis in kurzer Zeit kompensiert werden. Alternativ kann das Material bei einem Dienstleister-KMU mit Plasma aktiviert werden, wodurch sich das Portfolio besonders kleinerer KMUs erheblich erweitern kann. Mit der Beschichtung von Polymeren mit Kollagen ist man nicht nur auf einen Markt festgelegt, sondern kann sich in den verschiedensten Märkten der Medizintechnik verankern.
