Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Entwicklung einer Technologie zur biomimetischen Auslegung und Fertigung eines textilbasier-ten flexiblen Bandscheibenersatzes mit Dämpfungseigenschaften

Das Ziel des geplanten Forschungsvorhabens ist die Schaffung von Basiswissen zur simulationsgestützten Entwicklung von textilen Strukturen mit einem bimodularen Kraft-/Dehnungs-Verhalten in reproduzierbarer Qualität.

Diese textilen Strukturen werden zu Ringsystemen aufgebaut und mit einem viskoelastischen Kern kombiniert und sollen so den Aufbau der Bandscheibe, bestehend aus dem Anulus Fibrosus und dem weichen Nucleus Pulposis biomimetisch und funktionell nachbilden. Entsprechend dem Vorbild der Bandscheibe soll das entstehende Mehrphasensystem, mit definierter Kraft-/Dehnungs-Kennlinie, eine definierte segmentale Beweglichkeit zweier verbundener Körper gewährleisten. Weiterhin sollen durch die simulationsgestützte Kombination des Elastomerkerns mit den faserbasierten Strukturen, bimodulare Dämpfungs-, Verformungs- sowie Steifigkeitseigenschaften gewährleistet werden.

Die erhaltene segmentale Beweglichkeit benachbarter Wirbelkörper bei gleichzeitiger Dämpfung stellt hierbei ein Alleinstellungsmerkmal und einen erheblichen Marktvorteil dar, der zu einer zügigen Marktdurchdringung und damit verbundenen Marktanteilen und Umsätzen in der hochpreisigen Medizintechnikbranche führt. Da die simulationsgestützte Entwicklung und Herstellung auf kommerziell verfügbaren Web- und Stickmaschinen erfolgen soll, werden eine Vielzahl von Unternehmen einen direkten Nutzen von den Ergebnissen der FuE-Arbeiten ziehen können.

Auf Grundlage des im vorliegenden Forschungsvorhaben zu erarbeitenden Basiswissens können die überwiegend KMU aus den Bereichen textile Materialentwicklung, Faserstoffe, Textilmaschinenbau sowie Technische Textilhersteller neuartige oder verbesserte Produkte und Halbzeuge im Medizinbereich ableiten, was das Entwicklungsrisiko für KMU deutlich senkt und somit ihre Wettbewerbsfähigkeit im Gesundheitswesen erheblich steigert.

Ergebniszusammenfassung:

Im Rahmen des IGF-Vorhabens 21371 BR (SpineTex) wurden textile Ringstrukturen entwickelt, die als Grundlage für die Entwicklung neuartige Bandscheibenprothesen dienen sollen. Ziel des geplanten Forschungsvorhabens war die Schaffung von Grundlagenwissen zur simulationsgestützten Entwicklung von textilen Strukturen mit bimodularem Kraft-Dehnungsverhalten in reproduzierbarer Qualität. Die textilen Strukturen bestehen aus einem textilen Ringsystem und einem viskoelastischen Kern, um den Aufbau der natürlichen Bandscheibe, bestehend aus dem faserigen Anulus Fibrosus und dem weichen Nucleus Pulposus, biomimetisch und funktionell nachzubilden. Entsprechend dem Vorbild der natürlichen Bandscheibe weist das Mehrphasensystem eine definierte Kraft-Dehnungs-Kennlinie auf und ermöglicht eine definierte segmentale Beweglichkeit zweier verbundener Körper. Durch die simulationsgestützte Entwicklungsarbeit konnten anforderungsgerechte Dämpfungs-, Verformungs- und Steifigkeitseigenschaften eingestellt werden.

Die erhaltene segmentale Beweglichkeit benachbarter Wirbelkörper bei gleichzeitiger Dämpfung stellt dabei ein Alleinstellungsmerkmal und einen erheblichen Marktvorteil dar, der zu einer schnellen Marktdurchdringung und damit verbundenen Marktanteilen und Umsätzen im hochpreisigen Bereich der Medizintechnik führt. Da die Weiterentwicklung und Fertigung der Prototypen auf handelsüblichen Textilmaschinen erfolgen kann, können KMU der Textilbranche direkt von den Ergebnissen der F&E-Arbeiten profitieren.

Auf der Basis des in diesem Forschungsvorhaben erarbeiteten Grundlagenwissens können konkret KMU aus den Bereichen textile Materialentwicklung, Faserstoffe, Textilmaschinenbau sowie Hersteller technischer Textilien neue oder verbesserte Produkte und Halbzeuge im Medizinbereich ableiten, was das Entwicklungsrisiko für die KMU deutlich reduziert und damit ihre Wettbewerbsfähigkeit im Gesundheitssektor erheblich steigert.