Design, Synthese und Funktionalisierung von (Bio-)Polymeren

Polylactide zählen zu den führenden Biopolyestern im Bereich nachhaltiger Hochleistungsmaterialien. Ihre hervorragende Biokompatibilität und kontrollierte Abbaubarkeit ermöglichen ein breites Anwendungsspektrum in der Medizintechnik – von Osteosynthese-Systemen und chirurgischen Nahtmaterialien über bioresorbierbare Klebstoffe und Wundauflagen bis hin zu modernen Wirkstoffträgersystemen in pharmakologischen Depots. Darüber hinaus dienen sie als vielseitige Trägermaterialien für Zellkulturen und das Tissue Engineering.

Durch gezielte Funktionalisierung mit bioaktiven Wirkstoffen oder anorganischen Füllstoffen entwickeln wir maßgeschneiderte Drug-Delivery-Systeme und biodegradierbare Implantate– ein wachsender Markt mit hohem Innovationspotenzial.

Auf Basis multifunktionaler Biopolyester synthetisieren wir durch gezielte Umsetzung mit Diisocyanaten leistungsfähige Polyesterurethane. Diese werden zu resorbierbaren Schäumen für den Ersatz von Weich- und Hartgewebe oder mittels Electrospinning zu hochfunktionalen medizinischen Nanostrukturen weiterverarbeitet.
 

Seit über zwanzig Jahren beschäftigen wir uns mit der gezielten Modifizierung und Derivatisierung von Biopolymeren. Besonders auf dem Gebiet der Polysaccharide und Glycosaminoglycane verfügen wir über umfassende Expertise und stimmen die Materialeigenschaften präzise auf die spezifischen Anwendungsfelder ab.

Ein wesentlicher Schwerpunkt ist die kontrollierte Einstellung von Molekulargewichten bzw. Molmassen, beispielsweise von Hyaluronsäure/Hyaluronan, mittels thermischer oder chemischer Abbaureaktionen. Ein weiterer Fokus unserer Arbeiten liegt in der selektiven Sulfatierung von Polysacchariden (z. B. Hyaluronsäure/Hyaluronan, Alginsäure/Alginat) mit gezielt einstellbaren Sulfatierungsgraden, - mustern und Molmassen. Zur Ermöglichung von Vernetzungsreaktionen werden funktionelle Gruppen wie Methacrylate, Acrylate, Alkine oder Aldehyde in die Polymere eingeführt. Weitere Modifizierungen umfassen die Einführung anionischer Funktionen durch Carboxy- und Hydroxyalkylgruppen sowie die Funktionalisierung mit Aminogruppen. Ergänzend dazu realisieren wir die Einführung quaternärer Ammoniumgruppen in Dextran und Chitosan sowie die Funktionalisierung unter Erhalt von Ester- und Silylgruppen. Ergänzend bieten wir die Funktionalisierung der Biopolymere mit Markergruppen wie Fluorophoren, Farbstoffen oder Biotin an. Zudem synthetisieren wir sowohl wasser- als auch organolösliche Chitosane sowie organolösliche Dextrane.

Die funktionalisierten Biopolymere eröffnen vielseitige Einsatzmöglichkeiten – von innovativen Beschichtungen für Sensoren und Implantate über Nano- und Mikropartikel bis hin zu Anwendungen im Tissue Engineering, etwa als Hydrogele für den Weichgewebeersatz oder Cryogele für den Hartgewebeersatz. Weiter Anwendungsfelder sind Drug-Delivery-Systeme, Wundauflagen sowie Vliese und funktionelle Membranen.

Durch die gezielte synthetische Modifizierung der Biopolymere erzeugen wir somit naturnahe Materialien mit individuell einstellbaren Eigenschaften. Beispielsweise zeigen sulfatierte Glycosaminoglycane eine ausgeprägte Bindungsaffinität zu Wachstumsfaktoren und tragen somit zum verbesserten Einwachsverhalten von Implantaten bei. Weiterhin zeigen sie eine antinflammatorische, antivirale und antikoagulante Wirkung und eröffnen damit vielfältige Perspektiven für innovative Medizinprodukte und biotechnologische Anwendungen.