Profil
Synthetische abbaubare Biomaterialien
- Bioabbaubare Polymere auf Basis von synthetischen Polyetherester und Polyesterbausteinen
- Entwicklung von Polymersystemen mit maßgeschneiderten Eigenschaftsprofilen
Die Synthese bioabbaubarer Polymerere für Anwendungen wie das Tissue Engineering erfolgt auf der Basis sowohl zugelassener Polymere als auch Neuentwicklungen der Abteilung PBC in enger Zusammenarbeit mit der Abteilung Biokompatibilität (PBK). Durch die Verwendung eines Baukastensystems, bestehend aus verschiedenen Polymertypen, werden Polymersysteme erzeugt, deren Verarbeitungseigenschaften, hydrolytisches Abbauverhalten und Biokompatibilität innerhalb eines breiten Spektrums variiert und durch die Veränderung molekularer Parameter gezielt eingestellt werden können.
Copolymere aus Acrylaten
- Acrylpolymere für die Herstellung von nicht-degradierbaren, biokompatiblen Materialsystemen
- Einstellung des Eigenschaftsprofils durch Kontrolle der Kinetik
- Anwendungsorientiertes, wirtschaftliches Upscaling der Synthesen
Durch Kombination von bekannten Monomeren mit Hilfe etablierter und neuer Syntheseverfahren können Materialien für verschiedene Anwendungen maßgeschneidert werden. Die Synthesen erfolgen mittels radikalischer Polymerisation. Bei den so erzeugten Polymeren handelt es sich um Acrylpolymere mit reaktiven Gruppen. Die fundierte Untersuchung der Polymerisationskinetik bildet hier die Basis für eine zum gewünschten Eigenschaftsprofil führende Einstellung der molekularen Parameter und ermöglicht ein anwendungsorientiertes, wirtschaftliches Up-scaling der Synthesen, sowie die Bereitstellung von mehreren Kilogramm Material.
Stimuli-sensitive Polymersysteme
- Formgedächtnismaterialien
- Dreiform-Gedächtnismaterialien
- Implementierung anderer Stimuli als Wärme
- Polymersysteme mit maßgeschneiderten Schaltfunktionen.
- Thermoplastische Elastomere, elektrisch (halb)leitende sowie schaltbare Polymere und Polymernetzwerksysteme.
Aus der Kombination von Polykondensation und Polyaddition werden thermoplastische Elastomere, elektrisch (halb)leitende Poly(p-phenylen ethinylen)e und Polymernetzwerksysteme hergestellt. Diese können beim Einbau bestimmter molekularer Bausteine so gestaltet werden, dass ihre äußere Form durch verschiedene Stimuli wie Wärme oder Licht schaltbar sind (Formgedächtniseffekt). Die Polymerzusammensetzungen und Syntheseverfahren werden dabei so optimiert, dass für die jeweiligen Anwendungen Polymere mit den gewünschten mechanischen und thermischen Eigenschaften bzw. Schaltfunktionen erzielt werden.
Während in klassischen Zweiform-Materialien nur eine Schaltphase vorhanden ist, ermöglicht das Einbringen einer zweiten Schaltphase Dreiformgedächtnismaterialien.
Formgedächtniseigenschaften von Shape-Memory Polymeren
Der Formgedächtniseffekt kann mit Hilfe zyklischer, thermomechanischer Untersuchungen quantifiziert werden. Ein einzelner Zyklus umfasst die Programmierung des Probekörpers und die Wiederherstellung seiner permanenten Form. In einem typischen Prüfprogramm wird der Probekörper zunächst auf eine Temperatur oberhalb des thermischen Übergangs Ttrans, der der Schaltphase zugeordnet ist erwärmt und auf eine Dehnung εm gedehnt. Nach dem Dehnen auf εm wird der Probekörper bei konstanter Spannung σm kontrolliert abgekühlt und so die neue Form fixiert. Nach erneutem Aufheizen oberhalb Ttrans zieht sich die Probe zusammen und die ursprüngliche Form wird wiederhergestellt. Die nachfolgende Bilderserie zeigt von links nach rechts, den Übergang von der temporären Form eines gestreckten Stabes in die permanente Form einer Spirale für einen thermoplastischen Formgedächtniskunststoff. Nach dem Erwärmen auf 60 °C dauert der Rückstellprozess 10 s.
