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2P-Polymerisation
2PP-Anlage im iba
2PP-Anlage im iba
Schema des 2PP-Prozesses. Die für die radikalisch getriggerte Polymerisation notwendige Intensität der NIR-Strahlung wird nur im Fokus des Laserstrahls erreicht. Durch ein dreidimensionales Scannen des Fokusses durch die Lösung wird eine auspolymerisierte 3D-Struktur erzeugt.
Schema des 2PP-Prozesses

Die Zwei-Photonen-Polymerisation ist ein Verfahren zur dreidimensionalen Mikro- und Nanostrukturierung. Das am Laser-Zentrum Hannover entwickelte Verfahren beruht auf der örtlich kontrollierten Aushärtung flüssiger Precursor (lichtempfindliche Harze) durch photochemisch getriggerte Polymerisation.
Im 2PP-Verfahren wird durch ein Objektiv langwelliges Laserlicht (NIR, 800 nm), für das die Precursor transparent sind, so stark gebündelt, dass im Fokus die Intensität der Strahlung ausreicht, um unter Ausnutzung des 2-Photoneneffektes und geeigneter Phootoinitiatoren eine radikalische Polymerisation und die Aushärtung des Materials zu erreichen. Nicht exponiertes Material wird anschließend ausgewaschen. Die  Auflösung dieses echten 3D-Rapid Prototyping-Verfahrens liegt bei < 500 nm.

Die 2PP zeichnet sich in zweierlei Hinsicht durch besonders hohe Flexibilität aus:

a) Es existiert eine große Bandbreite hinsichtlich der vernetzbaren Materialien. Im Prinzip kann das ganze Spektrum der UV-vernetzbaren Photoresists auf Acrylatbasis auch mit der 2PP-Technik strukturiert werden.

b) Die computergesteuerte Strahlführung erlaubt auf der Grundlage von 3D-CAD-Modellen die Erzeugung dreidimensionaler Strukturen beliebiger Komplexität.

Beides macht die 2PP zu einem Verfahren zur Erzeugung von biokompatiblen und/oder bioabbaubaren dreidimensionalen hierarchischen Gerüststrukturen, die u.a. für die dreidimensionale Zellkultivierung im Bereich der Biomedizin (Tissue Engineering), pharmazeutischen Forschung und biotechnologischen Mikrosystemtechnik benötigt werden.

2PP-erzeugte 3D-Strukturen mit Chondrozyten: Links: ORMOCER®e, Rechts: Polylactid-Block-Copolymer (Actin-Phalloidin-Konjugat/Propidiumjodid, CLSM)
Chondrozyten auf 2PP-Strukturen
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