Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Entwicklung von Textilstrukturen mit materialintrinsischem Formänderungsvermögen für die regenerative Medizin

Im vorliegenden Forschungsvorhaben soll grundlegendes Basiswissen für die Entwicklung von neuartigen Textilstrukturen mit materialintrinsischem Formänderungsvermögen für die regenerative Medizin mit einer Vielzahl von Nischen in unterschiedlichen Anwendungsfeldern mit großer wirtschaftlicher Relevanz erarbeitet werden. Das im vorliegenden Projektantrag verfolgte Konzept sieht hierbei die textiltechnologische Realisierung von Strukturen mit einem Wirkmechanismus vor, durch den die Textilien gezielt vorbestimmte Geometrien annehmen können. Dadurch sollen sie sich interaktiv an Defekte anpassen können oder das Überbrücken bzw. das Stützen von defekten anatomischen Strukturen zur erheblichen Vereinfachung komplexer Eingriffe an inneren Organen, Gefäßen oder Nerven ermöglichen. Ein weiterer Wirkmechanismus soll darüber hinaus die bioaktorische Stimulation mit dem Ziel der aktiven, gezielten Anregung des Zellwachstums ermöglichen. Somit kann die Regeneration beschleunigt bzw. überhaupt erst ermöglicht werden, da die erforderlichen Stimuli zur gewebe- und zellangepassten Wachstumsanregung insbesondere bei schwach bzw. nicht durchbluteten Körpergeweben, wie Knorpeln, Sehnen, Bändern, oder bei Wundheilungsstörungen oder chronischen Wunden fehlen.

Die Entwicklung komplexer, aktiv formveränderlicher Textilstrukturen sowie zugehöriger KMU-gerechter technologischer Verfahren stellen einen wesentlichen Beitrag für den Ausbau des Technologievorsprungs von textilen KMU aus den Bereichen Materialsynthese und -herstellung, Spinntechnik, Garnherstellung, Weberei und Veredelung am Hochtechnologiestandort Deutschland dar und werden in einer Vielzahl von lukrativen Anwendungen benötigt, wodurch in der Gesamtheit eine nennenswerte Marktgröße resultieren kann.

Ergebniszusammenfassung:

An der Forschungseinrichtung ITM wurden im Rahmen des IGF Projektes 21022 BR (TexMedActor) Textilstrukturen mit materialintrinsischem Formänderungsvermögen für die regenerative Medizin entwickelt. In Gewebe integrierte Funktionsgarne mit integrierten elektroaktiven bzw. Formgedächtniseigenschaften ermöglichen einerseits eine 3D-Verformung, angepasst an Zielgewebe im menschlichen Körper und andererseits eine gezielte Stimulation von Zellen durch mikroskopische Änderungen der Porengrößen des Textils. Ermöglicht wird dies über Materialentwicklungen die, im Falle der Formgedächtnispolymere, die Senkung der Aktivierungstemperatur des Formgedächtniseffekts auf Niveau der Körperkern- bzw. Oberflächentemperatur bewirken. Durch prozessbedingte Modifikationen bei der Erspinnung von elektroaktiven Garnen konnte eine Steigerung der polaren Kristallphasenanteile realisiert werden, die die piezoelektrische Fähigkeit des Materials steigern und so schon bei sehr geringen, für Zellen ungefährlichen Stromstärken Mikrobewegungen des Textils ermöglichen.

Es wurden Gewebe gefertigt, die die Wirkmechanismen separat und kombiniert demonstrieren. Überprüft wurde das Formänderungsvermögen anhand eines eigens konstruierten Messstandes, anhand dessen sowohl die Mikrobewegungen als auch das Formgedächtnisverhalten charakterisiert werden konnte. Auf Basis der generierten Daten wurden zusätzlich zu den verfolgten Anwendungen als Anastomosetextilien in der regenerativen Medizin bzw. als aktive Trägerstruktur in Bioreaktoren zur mechanischen Zellstimulation weitere medizinische und technische Anwendungen zusammen mit dem PA diskutiert und konzipiert. Zur Beschreibung des Potential der Entwicklung wurden für diese Anwendungen Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen hinsichtlich der Produktkosten und zu erwartender Gewinne durchgeführt.