Jedes Jahr vergibt die TU Wien für interdisziplinäre, anwendungsnahe Forschung den Resselpreis. Mit diesem werden junge Forscherinnen und Forscher ausgezeichnet, die mit ihren Dissertationen hervorstechen. Den diesjährigen Resselpreis erhält die Chemikerin Lisa Sinawehl für ihre Arbeit ,, Small molecules for the improvement of mechanical properties and degradation of photopolymers ".
Mit neuen Materialien zu verbesserter Knochenregeneration
Bei schweren Knochenverlusten durch Unfälle oder Krankheiten kann der natürliche Heilungsprozess oft nicht mehr ausreichend stattfinden. In solchen Fällen sind Knochenersatzmaterialien erforderlich, die diesen Prozess unterstützen, indem sie temporär Stabilität bieten und sich im Körper nach und nach abbauen. So entsteht Platz für neues, gesundes Knochengewebe. Der lichtbasierte 3D-Druck ist besonders vielversprechend, da er es ermöglicht, innerhalb kurzer Zeit patientenspezifische Transplantate mit komplexen Strukturen zu fertigen, die die Regeneration des Gewebes unterstützen. Allerdings weisen die bisher verwendeten Materialien, sogenannte Photopolymere, diverse Nachteile auf, wie unzureichende Biokompatibilität, schlechte mechanische Eigenschaften, mangelhafte Abbaubarkeit und die Bildung toxischer Abbauprodukte.Im Rahmen ihrer Dissertation entwickelte Lisa Sinawehl daher neuartige niedermolekulare Bausteine zur Herstellung von 3D-gedruckten Knochenersatzmaterialien. Ziel war es, durch den Einsatz rigider Monomere mit hydrolytisch labilen Gruppen, Materialien zu generieren, die ähnliche mechanische Eigenschaften wie Knochen aufweisen, jedoch auch gezielt im Körper abgebaut werden können. Besonders vielversprechend erwiesen sich dabei zyklische Borsäureester, die nicht nur in großem Maßstab einfach zu produzieren sind, sondern auch signifikant geringere Zelltoxizität aufweisen als die derzeit gängigen Monomere. Die aus diesen Bausteinen hergestellten Materialien zeigten hervorragende mechanische Eigenschaften, die denen von natürlichem Knochengewebe entsprechen - ein entscheidender Faktor, um während der Heilung eine stabile Stützfunktion zu gewährleisten.
Zusätzlich Überzeugten diese Materialien durch eine gute Abbaubarkeit mittels Oberflächenerosion, einem für die Knochenregeneration wesentlichen Prozess. In Kombination mit nicht-abbaubaren Monomeren erzielte Sinawehl zudem eine Feinjustierung der Abbaueigenschaften, um für jede_n Patient_in und jeden Bruch maßgeschneiderte Lösungen anbieten zu können. Erste in vivo Studien bestätigten das enorme Potenzial dieser Materialien, sowohl in Bezug auf ihre Biokompatibilität als auch auf ihren Abbau. Zuletzt bewiesen Teststrukturen, die mittels 3D-Druck hergestellt wurden, die Anwendbarkeit dieses Ansatzes für die Herstellung biokompatibler und bioabbaubarer Knochenersatzmaterialien.
,,Unsere Forschung führte zu neuartigen Materialien, die Knochenfestigkeit mit schneller, biokompatibler Abbaubarkeit kombinieren und so die Heilung effektiv unterstützen", resümiert Lisa Sinawehl. Zukünftig sind daher weitere Untersuchungen mit spaltbaren Monomeren sowie vertiefte in vivo
