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Biomaterialien

Biomaterialien spielen bei einer Reihe medizinischer Applikationen eine herausragende Rolle. Unter Biomaterialien versteht man Substanzen, die im menschlichen oder tierischen Körper als Ersatzstoffe für körpereigene Materialien eine bestimmte Funktion übernehmen. Beispiele hierfür sind Metalle oder Polymere, wie man sie z.B. bei Totalendoprothesen im Bereich des Hüftgelenks verwendet. Ein Nachteil vieler anderer Biomaterialien, die nur vorübergehend im Körper eingesetzt werden sollen, wie z.B. Nägel oder Platten für unfallchirurgische Anwendungen, besteht darin, dass sie nach der Heilung wieder entfernt werden müssen. Aus diesem Grunde setzte zu Beginn der 1970er Jahre die intensive Suche nach bioabbaubaren Materialien ein, die sich während der Applikation in körperverträgliche Bruchstücke abbauen und so eliminiert werden können. Diese Polymere wurden eingesetzt als synthetisches chirurgisches Nahtmaterial oder als Bestandteil abbaubare Arzneistoffträger zur Herstellung von implantierbaren Depotarzneiformen [1,2].

Biomaterialien

Abbildung: (A) Rasterelektronenmikroskopische Aufnahme eines aus PEG-b-PLA hergestellten Zellträgers. (B) Entwicklung von Blutgefäßen in biomimetischen PEG-b-PLA Scaffolds funktionalisiert mit bFGF.

Inzwischen gibt es eine Vielzahl unterschiedlicher bioabbaubarer Polymere, die aus unterschiedlichen Polymerklassen (z.B. Poly(α-hydroxyester), Poly(β-hydroxyester), Polyanhydride, Polycyanoacrylate) stammen und je nach Anwendung als wasserlösliche oder unlösliche Polymere vorliegen können [3]. Die Entfernung der Materialien vom Applikationsort und die Elimination aus dem Patienten kann aber erst nach Hydrolyse erfolgen; diese ist daher ein ideales Werkzeug um die Wirkdauer über die einsetzende Erosion zu steuern [4].

Die am Lehrstuhl für Pharmazeutische Technologie angewendeten und synthetisierten Polymere umfassen dabei ein weites Spektrum der möglichen Anwendungen, das von klassischen chirurgischen Hilfsmitteln, wie bioabbaubaren Folien, zu Zellträgern für das Tissue Engineering reicht. Ein weiterer Schwerpunkt ist die Entwicklung von biomimetischen Hydrogelen, die hinsichtlich ihres Wassergehalts und ihrer mechanischen Eigenschaften der natürlichen ECM ähneln. Daneben werden Polymere aber auch zur Herstellung von neuen Systemen zur kontrollierten Freigabe von Arzneistoffen und zur Übertragung von DNA und siRNA in Zellen verwendet.


Literaturstellen

  1. Seal BL, Otero TC, Panitch A. Polymeric biomaterials for tissue and organ regeneration. Materials Science and Engineering: R: Reports 2001; 34(4-5):147–230. doi:10.1016/S0927-796X(01)00035-3.
  2. Langer R, Peppas NA. Advances in biomaterials, drug delivery, and bionanotechnology. AIChE J 2003; 49(12):2990–3006. doi:10.1002/aic.690491202.
  3. Teßmar JK, Göpferich AM. Customized PEG-derived copolymers for tissue-engineering applications. Macromol Biosci 2007; 7(1):23–39. doi:10.1002/mabi.200600096.
  4. Göpferich AM. Mechanisms of polymer degradation and erosion. Biomaterials 1996; 17(2):103–14. doi:10.1016/0142-9612(96)85755-3.

  1. Universität
  2. Chemie und Pharmazie

Pharmazeutische Technologie

Forschung
Forscher im Labor