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Schnell zum Ersatz von Knorpel und Knochen

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Schnell zum Ersatz von Knorpel und Knochen

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Biphasischer Scaffold mit hierarchischer Makro- und Mikrostruktur. Die Knorpelphase (oberer Teil des Scaffolds) ist durch eine Trennschicht von der Knochenphase(unterer Teil) separiert
Abbaubare Scaffolds | Forschern ist es gelungen, aus bioabbaubaren Copolymeren Scaffolds herzustellen. Bei einem Volumen von 1 cm³ weisen sie Substrukturen im Mikrometermaßstab auf.

Ein Verfahren, mit dem biodegradierbare 3D-Trägerstrukturen (Scaffolds) zur Geweberegeneration von Knorpel-Knochen-Schäden hergestellt werden können, hat die Multiphoton Optics GmbH (MPO) in Würzburg zusammen mit dem Institut für Bioprozess- und Analysenmesstechnik e.V. (IBA) in Heilbad Heiligenstadt entwickelt. Das Einzigartige an diesen Strukturen: Großvolumige Scaffolds aus bioverträglichen Copolymeren weisen eine hierarchische Strukturierung bis in den Mikrometerbereich auf. Neu ist auch die effiziente monolithische Herstellung mit 3D-Lithographie via Zwei-Photonen-Polymerisation.

Ein Prototyp der Multiphoton Optics 3D-Druckplattform Litho-Prof-3D wurde optimiert, indem Prozessschritte innerhalb der Anlage automatisiert wurden. Darüber hinaus wurde die vom Hersteller entwickelte Steuersoftware auf die Fertigung von Scaffolds angepasst. Die Plattform ermöglicht es so, in 1,5 h Scaffolds mit 1 cm³ Volumen in einem Schritt zu drucken. Damit ist die Laserschreibzeit etwa 100 mal kürzer als bei der am IBA etablierten 2PP-Forschungsanlage.

Die Struktur der Scaffolds basiert auf einem biomimetischen Design vom IBA Heiligenstadt e.V. Sie ist 10 mm hoch und hat einen Durchmesser von 7 mm. Eine 3 mm hohe Knorpelschicht und einer 7 mm hohen Knochenphase werden durch eine Trennschicht voneinander abgegrenzt. Porosität und E-Modul der jeweiligen Phasen können im 3D-Druck so angepasst werden, dass sie Knochen und Knorpel sehr nahekommen.

Die Scaffolds bestehen aus dem biodegradierbaren Copolymer Poly-((D,L)-Lactid-co-ε-Caprolacton)-dimethacrylat (LCM3), das vom IBA Heiligenstadt e.V. entwickelt wurde. Es soll künftig durch das besser vom Körper abbaubare Copolymer Poly(Amid-co-ε-Caprolacton)-dimethacrylat (ACM) ersetzt werden.

Weitere Informationen:
https://multiphoton.de,
www.iba-heiligenstadt.de

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