Entwicklung und Testung eines Polymerisationsverfahrens durch Applikation von Femtosekunden-Lasertechnologien wie der Zweiphotonen-Polymerisation (2PP) zur Mikro- und Nanostrukturierung von photosensitiven Biomaterialien
Einordnung der Arbeiten
Das heutige Wissen um die Vorgänge bei der Geweberegeneration und Wundheilung und damit bei der Zelladhäsion und Migration nach Inkorporation eines Implantates beruhen im Wesentlichen auf Experimenten mit homogenen 2D-Substraten und/oder entsprechenden Beschichtungssystemen. Neue Ansätze in Forschung und Entwicklung versuchen nun die räumliche Organisation der ECM in artifizielle 3D-Substrate zu übertragen, um so die biochemischen und biomechanischen Verhältnisse der physiologischen ECM einschließlich der funktionsbestimmenden Zell-Matrix-Kontakte durch artifizielle ECM-analoge Materialien zu simulieren. Für erfolgreiche Therapien ist die Bereitstellung von ECM-analogen Scaffoldsystemen somit eine absolute Notwendigkeit.
Ziel der Diplomarbeit
Entwicklung und Bereitstellung der verfahrenstechnischen Grundlagen einer innovativen Nanofabrikationstechnik im Layer by Layer Modus auf der Basis der hochauflösenden, nichtlinearen 2-Photonen Polymerisation (2PP). Eingesetzt werden sollen photosensitive Materialien, in denen aufgrund der hohen Photonendichte im Fokalvolumen ein 2PP-Prozess ausgelöst wird, durch den flüssige Polymerlösungen durch Polymerisation in den festen Zustand übergehen. Dies ermöglicht die Herstellung jeglicher computergenerierter 3D-Strukturen durch direkte Laser-"Aufzeichnung" in das Volumen eines photosensitiven Materials ähnlich einem Rapid Prototyping Prozess.
Arbeitsschwerpunkte
- Literaturrecherche zu den Schwerpunkten photochemischer Strukturierungstechniken
- Zweiphotonenpolymerisation (Verfahrensgrundlagen, Materialauswahl, Strukturierung, etc.)
- Entwicklung und Testung erster Strukturmodelle mittels 2PP auf der Basis von ORMOCEREN® und geeigneten Hydrogelen
- Erfassung und Beschreibung der anlagenspezifischen sowie der verfahrensspezifischen Randbedingungen für die reproduzierbare Applikation der 2PP ggf. und Berücksichtigung der Optimierung der zugrunde liegenden Polymersysteme
Anforderungen
Die vorgesehenen Arbeiten erfordern grundlegende Kenntnisse im Bereich der Lasertechnik und der Laserphysik sowie elementare Erfahrungen mit zellbiologischen Kultivierungstechniken. Von Vorteil wären Kenntnisse im Bereich der Polymerchemie. Umfangreiche Vorarbeiten zum Thema sind vorhanden.
detaillierte Informationen: pdf-Datei
Betreuer: Dr. K. Liefeith
