Page 12 - ITM Jahresbericht 2021

Jahresbericht 2021

schiedlicher Einzelfilamentanzahl und Durchmesser schiedlichen Deacetylierungsgraden konnten zudem
mit einstellbaren textilphysikalischen Eigenschaften variable Freisetzungszeiträume eingestellt werden.
und Faserfestigkeiten bis zu 24,9 cN/tex [5] verwen- Dies ermöglicht eine variable Einstellung des benö-
det werden (vgl. Abb. 4a). tigten Wirkstoffabgabezeitraums über den Verlauf
der Wundbehandlung und bietet eine Plattform für
Mittels der am ITM hergestellten Chitosanfilament- maßgeschneiderte Therapiesysteme zur Regenerati-
garne wurde bereits eine Vielzahl von Anwendun- on von geschädigten Geweben (z. B. chronische Wun-
gen, wie resorbierbares OP-Nahtmaterial, Scaffolds den, Knochen- und Knorpeldefekte, etc.) an [13, 14].
und Implantate (vgl. Abb. 4b) oder Medikamenten-
abgabesysteme, erforscht. Beispielsweise wurden Chitosanfasern aus ionischen Flüssigkeiten
die Garne aus reinem Chitosan zu Kurzfasern ver-
arbeitet und mittels Fiberbased-Additive-Manu- Die neuesten Entwicklungen am ITM beschäftigen
facuring (FAM)-Technologie und Flocktechnologie sich mit der Etablierung eines alternativen nach-
für den Einsatz als Implantat für die Knochen- und haltigen Spinnverfahrens für Chitosanfasern auf
Knorpelregeneration untersucht (vgl. Abb. 4c). Auf Basis von ionischen Flüssigkeiten (vgl. Abb. 4f) [15,
diese Weise können dreidimensionale, faserba- 16]. Diese recyclebaren, nicht-toxischen Lösungs-
sierte Gerüste mit einstellbaren Porositäten bis zu mittel verfügen über ein exzellentes Lösungsver-
90 – 99 % sowie lokaler Porengrößenabstufung zur mögen für Chitin und Chitosan und bieten eine
Nachahmung verschiedener Arten von Knochenge- Vielfalt an vorteilhaften Material-, Prozess- und Ver-
webe realisiert werden. Diese Scaffolds bieten gro- arbeitungseigenschaften, wie pH-neutrale, wässrige
ße, zusammenhängende und abgestufte Porenräu- Koagulationsmedien, hohe Prozessrobustheit auf-
me, die das Wachstum und die Migration der Zellen grund fehlender pH-Wert-Änderungen sowie ein
ermöglichen. Durch eine zusätzliche Funktionalisie- großes Potenzial für eine zielgerichtete Wirkstoff-
rung (z. B. mit einer Kollagenbeschichtung) können funktionalisierung im neutralen wässrigen Medi-
die Zelladhäsion, -proliferation und -differenzierung um. Die Verwendung von ionischen Lösungsmitteln
erheblich verbessert werden [4, 9, 10]. Eine stick- im Lösungsmittelnassspinnprozess ermöglicht eine
technische Verarbeitung geschlichteter und gezwirn- Verarbeitung von Chitosan unterschiedlicher Quali-
ter Chitosangarne als resorbierbare Komponente in täten mit Deacetylierungsgraden von 50 – 90 % zu
Netzimplantaten für eine chirurgische Behandlung reinen Chitosanfilamentgarnen. Ein erhöhter Anteil
von Hernien konnte erfolgreich umgesetzt werden an Acetamidgruppen bei Chitosan mit geringem DA
(vgl. Abb. 4d) [11, 12]. Auf Basis chemisch vernetz- führt zu erhöhten intermolekularen Wechselwirkun-
ter Chitosanfasern mit unterschiedlichem DA wur- gen, wodurch ein erhöhtes Leistungsvermögen mit
den degradierbare Wundauflagen zur Therapie hohen Zugfestigkeiten der Chitosanfilamentgarne
chronischer Wunden entwickelt, die eine gleichmä- angestrebt wird. Zusätzlich können das Quellver-
ßige Wirkstoffabgabe über sieben Tage zeigen (vgl. halten und die Degradierbarkeit der Chitosanfila-
Abb. 4e). Durch die Variation von Fasern mit unter- mentgarne durch den Einsatz von niedermolekula-

a b c

d e f
Abb. 4: Multifilament aus reinem Chitosan (a); Flock-Scaffold als Knorpelimplantat (b); mittels FAM-Technologie her-
gestelltes Scaffold als Knochenimplantat (c); gestickte Struktur als Hernienimplantat (d); REM-Aufnahme vernetzer
Chitosangarne für die Wirkstoffabgabesysteme (e); lichtmikroskopische Aufnahme der Querschnitte mittels ionischer
Flüssigkeiten hergestellter Chitosanfasern (f) / Chitosan multifilament yarn (a); flock scaffold as cartilage implant (b);
scaffold produced by FAM technology as bone implant (c); stitched sturcture as hernia implant (d); SEM image of crosslinked
chitosan yarns for drug delivery systems (e); light microscopy image of cross sections of chitosan fibers produced by ionic
liquids (f)

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