Verfahren zur morphologischen Charakterisierung von Vliesen mittels Polarimetrie

// Implantologie // Medizin und Pharma // Physikalische Technik // Sensorik und Messgeräte
Ref-Nr: 16904

Einleitung / Abstract

Die erfindungsgemäße Technologie betrifft die Charakterisierung von elektrogesponnenen Vliesen in den Bereichen Implantologie und Medizintechnik (Tissue Engineering).

Abb. 1: Schema Elektrospinnen und Charakterisierung

Hintergrund

Die künstliche Herstellung biologischer Gewebe durch die gerichtete Kultivierung von Zellen, um damit kranke Gewebe bei einem Patienten zu ersetzen oder zu regenerieren, wird unter dem Begriff „Tissue Engineering“ zusammengefasst. Das strukturelle Gerüst wird vor der Kultur mit dem entnommenen vitalen Material zu einer 3D-Zellkultur kombiniert. Als Gerüst stehen Polymere im Fokus, die mittels Elektrospinnen zu Vliesen verarbeitet werden. Deren Fasern weisen Durchmesser im Bereich von mehreren hundert Nanometern bis zu wenigen Mikrometer auf. Für die Nachbildung komplexer Gewebestrukturen (z.B. Sehnen-Knochen-Übergang) sind gradierte Vliese mit einer Kombination aus ausgerichteten und unausgerichteten Fasern bedeutend. Die Gestaltungs- bzw. Fertigungsparameter der Vliese bestimmen die mechanischen Eigenschaften der Vliese bzw. die Beanspruchbarkeit der Implantate.

Problemstellung

Zur morphologischen Charakterisierung der Fasern von (gradierten) Vliesen werden aktuell Verfahren auf Basis von Rasterelektronenmikroskopie (REM) und RAMAN-Spektroskopie eingesetzt. Die Messungen gestalten sich zeitaufwendig, kostenintensiv und führen zu einer irreversiblen Beeinträchtigung der Proben. Zugleich sind je Messung stets nur sehr kleine Bereiche messbar.

Lösung

Die erfindungsgemäße Technologie umfasst ein zerstörungsfreies Messverfahren sowie eine Messsystem zur schnellen Charakterisierung der funktionalen und qualitativen Merkmale der Fasern, wie z.B. die totale Ausrichtung der Fasern von elektrogesponnenen Vliesen, anhand der Mueller Matrix. Das Messprinzip basiert auf der Polarimetrie sowohl in Reflektion als auch in Transmission und erlaubt eine Messung in wenigen Sekunden, ohne dass das Vlies zuvor präpariert wird noch infolge der Messung beeinträchtigt wird. Das Messprinzip verzichtet auf mechanisch bewegte Bauteile und greift auf Flüssigkristalltechnik zurück. Es ist ein kompakter, portabler Geräteaufbau möglich, wodurch auch die Verwendung im Operationssaal im Rahmen einer Transplantation denkbar ist.

Vorteile

Kontaktlose, zerstörungsfreie und schnelle Messung möglich (wenige Sekunden) ohne vorherige Präparation der Probe Keine Abgabe von ionisierender Strahlung und keine Veränderung der Probe, da ein Energieeintrag unterbleibt Portabler Aufbau des Messsystems und damit auch ein Einsatz im Operationssaal (zur Vermessung von Gewebeimplantaten) möglich – bei geringen Gerätekosten

Anwendungsbereiche

Angewendet werden kann die Erfindung beispielsweise bei der Herstellung von Implantaten sowie bei klinischen Anwendungen (Implantationseingriffen).

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