Herstellung und Analyse von biopolymerbasierten Fasermaterialien

Christian Haynl
2020
Im Laufe der Evolution hat die Natur Materialien mit bemerkenswerten Eigenschaften hervorgebracht, welche heutzutage vom Menschen entweder direkt verarbeitet werden oder als Vorbild für das Design synthetischer Materialien dienen. Hierbei sind besonders Kollagenfasern und Spinnenseide in den Fokus der Wissenschaft und Industrie gerückt. Kollagen bildet den Hauptbestandteil der extrazellulären Matrix in Wirbeltieren und ist aufgrund seiner biologischen Funktionalität für den Einsatz in der
more » ... insatz in der Biomedizin prädestiniert. Spinnenseide glänzt durch eine außergewöhnlich hohe mechanische Stabilität und ermöglicht die Absorption von Energie wie keine andere von der Natur oder von Menschenhand geschaffene Faser. Gegenstand des ersten Teils der Arbeit bestand vorwiegend darin, zwei mikrofluidische Faserspinn-Verfahren zur Herstellung von Fasermaterialien mit verbesserten oder neuartigen Eigenschaften zu generieren. In beiden mikrofluidischen Faserspinn-Verfahren wurde die Bildung von Fasern mittels hydrodynamischer Fokussierung eines zentralen (Bio)-Polymerlösungsflusses durch zwei dazu rechtwinklig-zuströmende Mantelflüsse eingeleitet. Im ersten mikrofluidischen Faserspinn-Verfahren wurde zur Evaluierung der Prozessparameter ein kontinuierlicher Fluss einer Modell-Polymerlösung durch zwei Luftströme fokussiert (Flüssig-in-Gas Flussfokussierung). In Analogie zum Lösungsblasspinnen (engl. Solution blow spinning) wurde hierbei die Modell-Polymerlösung als Flüssigkeitsstrahl aus einer Düse ausgestoßen, woraufhin die Verdampfung des Lösungsmittels einsetzte und isotrope Vliesstoffe oder Vliesstoffgarne erzeugt werden konnten. Zukünftig kann dieses Verfahren interessant sein, da hiermit im Gegenteil z.B. zum Elektrospinn-Verfahren auf ein elektrostatisches Feld verzichtet wird, wodurch das Risiko der Denaturierung empfindlicher (Bio)-Polymere (z.B. Kollagen) oder anderer sensitiver Verbindungen reduziert wird und sich darüber hinaus auch neue Anwendungsmöglichkeiten ergeben (z.B. in situ Beschichtung von lebendem Gewebe). Das zweit [...]
doi:10.15495/epub_ubt_00005183 fatcat:mf4uswwpzvccxiqmjptadlu3wu