Biomaterialien

Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB

Ob als Wundauflage, Implantatmaterial oder zur Verkapselung von Medikamenten – die Anforderungen an Biomaterialien in Medizin und Pharmazie sind hoch. Biomaterialien müssen biokompatibel sein und dürfen weder Zellen noch Biomoleküle schädigen. Moderne Biomaterialien können jedoch mehr. Sie können aktive Signale an ihre biologische Umgebung senden, indem sie molekulare Erkennungsstellen zur Kopplung von Molekülen oder Zellen bereitstellen, oder biologisch aktive Moleküle zu gegebener Zeit freisetzen. Ebenso können Biomaterialien die mechanischen und topografischen Eigenschaften einer natürlichen Zellumgebung imitieren und so das Wachstumsverhalten und die Differenzierung von Zellen in eine gewünschte Richtung steuern. Daneben sind für die Entwicklung moderner Biomaterialien ihre Stabilität und Abbaubarkeit in der biologischen Umgebung sowie spezifische biologische Wirkungen, zum Beispiel Antithrombogenität, wichtige Aspekte.

Wissenswertes

 

Definition Biomaterial:

Als Biomaterial werden Materialien bezeichnet, die in Kontakt mit biologischen Systemen kommen. Der große Bereich der Biomaterialien umfasst alle implantierbaren Materialien vom einfachen Nahtmaterialien über heilungsfördernde Wundpflaster bis hin zu hochinnovativen resorbierbaren Knochenersatzmaterialien. Die verwendeten Materialklassen (anorganisch, (bio)polymer, Legierungen, Metalle und Komposite) sind ebenso vielfältig wie ihre Anwendungsgebiete.

 

Projekte

Leistungen

Am Fraunhofer IGB bieten wir eine komplette Biomaterialentwicklung von der Entwicklung einer geeigneten Synthesestrategie, über die Charakterisierung bis hin zur biologischen Evaluierung. Hierbei profitieren Sie nicht nur von unserer langjährigen Erfahrung, sondern vor allen Dingen von der interdisziplinären Arbeit unserer Forscher aus den Gebieten der Biologie, Chemie und Verfahrenstechnik.

Materialentwicklung

  • Beratung zu biomaterialsynthetischen Fragestellung
  • Entwicklung massgeschneiderter Biomaterialien
  • Biofunktionalisierung von synthetischen Materialien 
  • Physikalisch-chemische Materialcharakterisierung

Mechanische Eigenschaften

  • Nachweis funktioneller Eigenschaften
  • Materialstabilität und Abbauverhalten
  • Oberflächenanalytik

Biologische Materialcharakterisierung

  • Charakterisierung von Zell-Material-Interaktionen
  • Biokompatibilitätstestung

Ausstattung

Wir charakterisieren Flüssigkeiten und Gele, biologische Gewebe und Feststoffe verschiedener Geometrie: Partikel, Membranen, Fasern, Textilien, (ultra-)dünne Schichten und kleinere dreidimensionale Bauteile.

Mikroskopische Verfahren

  • Licht-/ Fluoreszenzmikroskopie, Laser-scanning Mikroskopie (Abbildung von Strukturen ~1 µm)
  • Rasterelektronenmikroskopie (Abbildung von Strukturen 10 nm – 10 µm)
  • Infrarot-/ Raman-Mikroskopie (Nachweis der lokalen Verteilung funktioneller Gruppen)
  • Rasterkraftmikroskopie (Visualisierung und Vermessung von Oberflächenrauigkeiten)

Spektroskopische Verfahren 

  • Infrarot-, Raman-, UV-, Photoelektronen-Spektroskopie, Atomabsorptionsspektroskopie (AAS), Elektronenspinresonanzspektroskopie (ESR: Nachweis von langlebigen Radikalen)
  • Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS, ESCA: chemische Analyse der obersten Atomlagen)

Massenspektrometrie

  • MALDI-ToF-MS, ESI-MS (Nachweis und Identifizierung von Proteinen, Peptiden und Polymeren)
  • ICP-MS
  • GC-/LC-MS

Rheometer/Maschinen für mechanische Charakterisierung 

  • Spezielle/Sonstige Analytik (Partikel, Membranen, poröse Systeme, Polymere, Flüssigkeiten)
  • Partikelgrössenverteilung, Zetapotential, spezifische Oberfläche, DSC, TGA, Kontaktwinkelmessung, Tensiometrie, GPC

Publikationen

Dieser Bereich wird derzeit neu aufgebaut.

In Kürze finden Sie hier eine aktualisierte Darstellung unseres Arbeitsgebiets Komposite und Biomaterialien.