Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wie Balsam auf die Wunde: Fraunhofer IMWS entwickelt biobasierte Verbundmaterialien für die Haut

29.01.2018

Neue Biomaterialien für dermale Anwendungen entwickelt das Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS im Projekt »SkinNext«. Die Forscher in Halle nutzen dazu die einzigartigen Eigenschaften der natürlichen Faserproteine Elastin und Kollagen. Diese haben großes Potenzial für eine Vielzahl von Anwendungen im Bereich Dermatologie und Kosmetik, etwa zur Verbesserung der Wundheilung nach Brandverletzungen.

Die Versorgung schlecht heilender Hautverletzungen, beispielsweise bei chronischen Wunden oder Brandwunden, ist eine medizinische Herausforderung: Neben menschlichen und tierischen Hautlappen, die nur in sehr begrenztem Maße zur Verfügung stehen, kommen vor allem Gerüststrukturen aus synthetischen Polymeren zur Wundabdeckung zum Einsatz.


Spuren der Zeit auf der Mikrostrukturebene: Rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen von Elastinfasern der Haut eines 6- (l.) und 90-jährigen (r.) Probanden.

Fraunhofer IMWS

Diese Materialien können jedoch meist nur temporär auf der Wunde verbleiben und sind nicht elastisch wie die unversehrte Haut: Es kommt zu Kontraktionen und Spannungen. Das ist nicht nur unangenehm für den Patienten, sondern erhöht auch das Risiko, dass die Wundheilung nicht richtig funktioniert.

Hier setzt das Projekt »SkinNext« an, das sich die Entwicklung neuartiger Biomaterialien für dermale Anwendungen zum Ziel gesetzt hat. Vorbild sind dabei die natürlichen Faserproteine Elastin und Kollagen. Dass Haut, Lungengewebe, Blutgefäße oder Knorpel zugleich so elastisch, robust und widerstandsfähig sind und die Belastungen eines ganzen Lebens bewältigen, ist in erster Linie dem Zusammenspiel dieser beiden Proteine zu verdanken:

Fasern aus Kollagen weisen eine äußerst hohe Zugfestigkeit auf und verleihen auf diese Weise den Geweben Stabilität. Elastin besitzt dazu komplementäre Eigenschaften und ist als Hauptbestandteil elastischer Fasern für die Elastizität und Dehnungsfestigkeit vieler Gewebe verantwortlich.

Dr. Christian Schmelzer, der das Projekt »SkinNext« am Fraunhofer IMWS betreut, befasst sich seit Jahren mit der Bildung elastischer Fasern in menschlichen Geweben und ihrer Schädigung durch Alterungsvorgänge und Krankheiten. Er ist ein international ausgewiesener Experte auf diesem Gebiet und war vor seiner Tätigkeit am Fraunhofer IMWS beispielsweise am Fachbereich Biologie des Technion in Haifa (Israel) tätig und leitete die Arbeitsgruppe Elastin am Institut für Pharmazie der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, wo er weiterhin lehrt. Für seine Dissertation zum Thema »Massenspektrometrische Charakterisierung von Proteinhydrolysaten: Verdaustudien an β-Casein und Strukturuntersuchungen an Elastin« hat er mehrere Preise erhalten.

»Elastin ist ein faszinierendes Protein mit außergewöhnlichen mechanischen und biochemischen Eigenschaften. Es gehört allerdings zu den wenigen Proteinen, die vom Körper nur einmal gebildet werden. Auch im Falle einer Beschädigung wird Elastin praktisch nicht mehr erneuert. Deshalb hat Narbengewebe nicht dieselben Eigenschaften wie unverletzte Haut. Vor allem bei großflächigen Verletzungen führt das häufig zu Problemen«, sagt der 39-Jährige.

Gemeinsam mit seinem Team will er im auf fünf Jahre angelegten Projekt Ausgangsstoffe, die auf Kollagen und Elastin basieren, zu neuartigen Biomaterialien kombinieren. »Diese natürlichen Ausgangsstoffe vereinen immunologische Verträglichkeit, Haltbarkeit und biologische Abbaubarkeit mit günstigen mechanischen Eigenschaften«, umschreibt Schmelzer die Vorteile des Ansatzes.

Das optimale Design der neuen Materialien geht einher mit ihrer umfassenden Charakterisierung der Mikrostruktur und der molekularen Ebene. Mit Techniken wie der Elektronenmikroskopie und der organischen Massenspektrometrie lässt sich herausfinden, ob die Materialien wirklich Struktur und Eigenschaften des neu entstehenden Gewebes verbessern und die Narbenbildung vermindern können. Nach und nach sollen so Biomaterialien entstehen, die bisherigen Lösungen überlegen und möglichst günstig herstellbar sind.

»Das Projekt ordnet sich sehr gut in die strategische Weiterentwicklung des Fraunhofer IMWS ein. Wir bringen unsere Kompetenzen in Mikrostrukturdiagnostik und im mikrostrukturbasierten Materialdesign ein und eröffnen damit die Möglichkeit, eine neue Qualität in der materialwissenschaftlichen Diagnostik von humanem Weichgewebe aufzubauen«, sagt Prof. Ralf B. Wehrspohn, Leiter des Fraunhofer IMWS. »Ich freue mich sehr, dass es uns gelungen ist, Herrn Schmelzer im Rahmen des Fraunhofer-Attract-Förderprogramms an unser Institut zu holen, um elastinbasierte Verbundmaterialien marktnah in Richtung Anwendung voranzutreiben.«

Weitere Informationen:

https://www.imws.fraunhofer.de/de/presse/pressemitteilungen/imws-biobasierte-ver...

Michael Kraft | Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Leichter abheben: Fraunhofer LBF entwickelt Flugzeugrad aus Faser-Kunststoff-Verbund
22.06.2018 | Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF

nachricht Nah dran an der Fiktion: Die Außenhaut für das Raumschiff „Enterprise“?
22.06.2018 | Technische Universität Chemnitz

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Leichter abheben: Fraunhofer LBF entwickelt Flugzeugrad aus Faser-Kunststoff-Verbund

Noch mehr Reichweite oder noch mehr Nutzlast - das wünschen sich Fluggesellschaften für ihre Flugzeuge. Wegen ihrer hohen spezifischen Steifigkeiten und Festigkeiten kommen daher zunehmend leichte Faser-Kunststoff-Verbunde zum Einsatz. Bei Rümpfen oder Tragflächen sind permanent Innovationen in diese Richtung zu beobachten. Um dieses Innovationsfeld auch für Flugzeugräder zu erschließen, hat das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF jetzt ein neues EU-Forschungsvorhaben gestartet. Ziel ist die Entwicklung eines ersten CFK-Bugrads für einen Airbus A320. Dabei wollen die Forscher ein Leichtbaupotential von bis zu 40 Prozent aufzeigen.

Faser-Kunststoff-Verbunde sind in der Luftfahrt bei zahlreichen Bauteilen bereits das Material der Wahl. So liegt beim Airbus A380 der Anteil an...

Im Focus: IT-Sicherheit beim autonomen Fahren

FH St. Pölten entwickelt neue Methode für sicheren Informationsaustausch zwischen Fahrzeugen mittels Funkdaten

Neue technische Errungenschaften wie das Internet der Dinge oder die direkte drahtlose Kommunikation zwischen Objekten erhöhen den Bedarf an effizienter...

Im Focus: Innovative Handprothesensteuerung besteht Alltagstest

Selbstlernende Steuerung für Handprothesen entwickelt. Neues Verfahren lässt Patienten natürlichere Bewegungen gleichzeitig in zwei Achsen durchführen. Forscher der Universitätsmedizin Göttingen (UMG) veröffentlichen Studie im Wissenschaftsmagazin „Science Robotics“ vom 20. Juni 2018.

Motorisierte Handprothesen sind mittlerweile Stand der Technik bei der Versorgung von Amputationen an der oberen Extremität. Bislang erlauben sie allerdings...

Im Focus: Temperaturgesteuerte Faser-Lichtquelle mit flüssigem Kern

Die moderne medizinische Bildgebung und neue spektroskopische Verfahren benötigen faserbasierte Lichtquellen, die breitbandiges Laserlicht im nahen und mittleren Infrarotbereich erzeugen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien Jena (Leibniz-IPHT) zeigen in einer aktuellen Veröffentlichung im renommierten Fachblatt Optica, dass sie die optischen Eigenschaften flüssigkeitsgefüllter Fasern und damit die Bandbreite des Laserlichts gezielt über die Umgebungstemperatur steuern können.

Das Besondere an den untersuchten Fasern ist ihr Kern. Er ist mit Kohlenstoffdisulfid gefüllt - einer flüssigen chemischen Verbindung mit hoher optischer...

Im Focus: Temperature-controlled fiber-optic light source with liquid core

In a recent publication in the renowned journal Optica, scientists of Leibniz-Institute of Photonic Technology (Leibniz IPHT) in Jena showed that they can accurately control the optical properties of liquid-core fiber lasers and therefore their spectral band width by temperature and pressure tuning.

Already last year, the researchers provided experimental proof of a new dynamic of hybrid solitons– temporally and spectrally stationary light waves resulting...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Leben im Plastikzeitalter: Wie ist ein nachhaltiger Umgang mit Plastik möglich?

21.06.2018 | Veranstaltungen

Kongress BIO-raffiniert X – Neue Wege in der Nutzung biogener Rohstoffe?

21.06.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen im August 2018

20.06.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Leichter abheben: Fraunhofer LBF entwickelt Flugzeugrad aus Faser-Kunststoff-Verbund

22.06.2018 | Materialwissenschaften

Lernen und gleichzeitig Gutes tun? Baufritz macht‘s möglich!

22.06.2018 | Unternehmensmeldung

GFOS und skip Institut entwickeln gemeinsam Prototyp für Augmented Reality App für die Produktion

22.06.2018 | Unternehmensmeldung

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics