Anlagenentwicklung und -validierung zur Herstellung elektrogesponnener Garne für den Einsatz im Tissue Engineering

  • Machine development and validation for the production of electrospun yarns for tissue engineering applications

Kruse, Magnus Hinrich; Gries, Thomas Gerhard (Thesis advisor); Jockenhövel, Stefan (Thesis advisor)

Düren : Shaker (2019)
Buch, Doktorarbeit

In: Textiltechnik/Textile technology
Seite(n)/Artikel-Nr.: IV, 241 Seiten : Illustrationen , Diagramme

Dissertation, RWTH Aachen University, 2019

Kurzfassung

Der Bereich Tissue Engineering ist ein Forschungsgebiet, das physikalische, chemische, biologische und ingenieurwissenschaftliche Prozesse vereint, um lebendes Gewebe für medizinische Zwecke herzustellen. Ein wesentlicher Faktor hierbei ist das Scaffold; es dient als Gerüststruktur für die Zellen und unterstützt die korrekte Gewebebildung. Eine möglichst genaue Nachbildung der körpereigenen extrazellulären Matrix ist hierbei von Vorteil. Die Entwicklung der Scaffolds erfolgt im Rahmen ingenieurswissenschaftlicher Forschung. Aufgabe ist es, unter Berücksichtigung der korrekten Material- und Prozessauswahl ein Scaffold herzustellen, das den Anforderungen der Zellen entspricht. Im Vergleich der textiltechnischen Verfahren ist insbesondere das Elektrospinnen von hohem Interesse, da es die Struktur der extrazellulären Matrix nachbildet und somit eine ideale Umgebung für die Kultivierung von Zellen bereitstellt. Defizit des konventionellen Elektrospinnprozesses ist die Limitierung auf zweidimensionale Vliesstrukturen. Ziel dieser Arbeit ist daher die Entwicklung und anschließende Validierung eines Produktionsprozesses zur Herstellung elektrogesponnener Garne, um die Vorteile elektrogesponnener Fasern, für Anwendungen im Bereich Tissue Engineering, mit den Eigenschaften textiltechnischer Produkte kombinieren zu können. Daher wird im Rahmen der Arbeit im ersten Schritt eine Spinnanlage zur Herstellung elektrogesponnener Garne konstruiert und anschließend mit Hilfe eines Materialgemisches aus Polylaktid (PLA) und Polyethylenglykol (PEG) in Bezug auf die Garnherstellung validiert. Der Nachweis, dass die Spinnanlage universell eingesetzt werden kann, wird durch die Herstellung von elektrogesponnenen Garnen aus thermoplastischem Polyurethan erbracht. Im Rahmen der Garnherstellung aus PLA und PEG werden Prozessgeschwindigkeiten von bis zu 1,3 m/min erreicht. Diese Garne werden anschließend im Strick- und im Webprozess weiterverarbeitet. Eine Prozessierung der Garne in einem automatisierten textiltechnischen Prozess kann somit im Rahmen der Arbeit gezeigt werden. Auf Basis des hergestellten Gewebes wird abschließend ein Konzept zur Übertragung der Ergebnisse in die Industrie entwickelt.

Identifikationsnummern