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ePaper created 2017-03-14, 09:55:24 | version 1.49.03
GESUNDHEIT 1 ELECTROSPINNING IN DER REGENERATIVEN MEDIZIN Svenja Hinderer, Katja S chenke - L ayland Elektrospinnen – Funktionsprinzip Elektrospinnen ist eine bekannte Methode aus der Filter- und Textilindustrie, die immer mehr Anwendung in der rege- nerativen Medizin und der Medizintechnik indet. Mittels Elektrospinnen ist es möglich, dreidimensionale faserförmige Trägersubstrate und Membranen zu erzeugen. Dafür wird eine Polymerlösung durch eine Spritze gepumpt, an deren Ende sich ein Tropfen bildet. Durch das Anlegen einer Hoch- spannung löst sich eine Faser aus dem Tropfen, die sich in kreisenden Bewegungen in Richtung auf die Gegenelektrode, den Kollektor, bewegt. Auf diesem Weg verdampft das Lösungsmittel und trockene, willkürlich orientierte Fasern im Nano- bis Mikrometerbereich scheiden sich auf dem Kollektor ab. Über eine Vielzahl von System- und Prozessparameter können Faser- und Porengröße sowie die Fasermorphologie eingestellt und verändert werden. Anwendungen in der Biomedizin Attraktiv bei dieser Technik ist vor allem, dass die faserförmige Struktur der extrazellulären Matrix (engl. Extracellular Matrix, ECM) des menschlichen Körpers hervorragend nachgeahmt werden kann [1]. Am Fraunhofer IGB generieren wir elektro- gesponnene Trägersubstrate in unterschiedlichen Formen für die statische und dynamische Zellkultur, zur Differenzierung von Stammzellen, als Implantate, Testsysteme oder als Drug-Delivery-Systeme. Biomaterialien als Ausgangsmaterial Abhängig vom späteren Einsatzgebiet und der damit zusam- menhängenden gewünschten Funktionalität des Biomaterials verwenden wir sowohl enzymatisch und / oder hydrolytisch bioabbaubare als auch nicht-abbaubare Polymere. Wir ver- spinnen natürliche Polymere, wie zum Beispiel Kollagen, Gela- tine, Hyaluronsäure, Fibronektin und kleinere ECM-Moleküle (Proteoglykane, Glykosaminoglykane oder Wachstumsfakto- ren), aber auch synthetische Polymere wie Polylactid (PLA), Polyurethan (PU), Poly-ε-Caprolacton (PCL), Polyglykolsäure (PGA), Polyethylenglykol (PEG) u. v. m. [2]. Zudem besteht umfassendes Know-how im Verspinnen von funktionalen Hy- briden (PCL-Gelatine-Decorin, PLA-Elastin, PLA-Fibronektin), welche zugleich mechanisch stabil und biologisch aktiv sind [3]. Die SpinKoll-Sehne – Elektrospinnen von Kollagen Standardmäßig werden zur Herstellung elektrogesponnener Trägersubstrate halogenierte Lösungsmittel verwendet, was einen kritischen Faktor beim Verspinnen von Proteinen darstellt. Im Projekt SpinKoll soll Kollagen Typ I aus einer essig- sauren Lösung versponnen werden, um die Kollagenstruktur und die Funktionalität nach dem Spinningprozess beizubehal- ten. Über eine spezielle Layer-by-layer-Anordnung erhöhen wir zudem die mechanische Stabilität des rein natürlichen Ma- terials, sodass ein Trägersubstrat entsteht, welches potenziell Anwendung als Sehnenersatz inden kann. 5 6