Prozessentwicklung für Werkstoffe der Medizintechnik

Die Arbeitsgruppe Biomaterial-Technologie am Fraunhofer IFAM befasst sich mit der Verarbeitung von Werkstoffen für die Medizintechnik. Insbesondere auf Basis pulverförmiger Ausgangswerkstoffe werden Implantate und medizintechnische Instrumente mit komplexen Geometrien aus Metallen (z.B. Titanlegierungen), Polymeren und resorbierbaren Kompositen (Calciumphosphat / PLA) im Pulverspritzguss endformnah gefertigt. Ein anschauliches Beispiel bietet die Fertigung von Interferenzschrauben für die Knochenchirurgie. Neben der Funktionalisierung und Miniaturisierung der Komponenten spielt in der Medizintechnik auch die Beschaffenheit der Oberfläche eine wichtige Rolle. Durch eine gezielte Mikrostrukturierung kann das Wachstum z.B. von Zellen auf einem Implantat gesteuert werden. Darüber hinaus können Mikrostrukturen für Biosensoren, z.B. zur Messung von Zellkräften oder zur spezifischen und gerichteten Anbindung von Biomolekülen dienen. Im Mikrospritzguss können neben metallischen Werkstoffen auch verschiedene Polymere mit definierter Oberflächenstruktur abgeformt werden.

Zudem wird die Entwicklung von Kunststoffen auf Basis nachwachsender Rohstoffe verfolgt. Durch einen neuartigen Ansatz ist es dem Fraunhofer IFAM gelungen, Chitosan auch für technische Produkte nutzbar zu machen, indem durch chemische Modifikationen thermoplastisch formbare Derivate hergestellt wurden. Diese sind nun auf konventionellen Extrusions- und Spritzgussanlagen verarbeitbar. Eine weitere Möglichkeit, neue Anwendungsfelder für Biomaterialien zu erschließen, bietet die Modifikation von Biopolymeren. So wurden die in der Natur am häufigsten vorkommenden Biopolymere Chitin und Cellulose am IFAM in einem biomimetischen Ansatz durch Metallionen gehärtet. Die erhaltenen Komposite können z.B. für die Herstellung vollständig abbaubarer Einwegspritzen und Skalpelle verwendet werden.

Kontakt: Dr. Philipp Imgrund, Fraunhofer Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM philipp.imgrund@ifam.fraunhofer.de