Abb.1.: Herkömmliche unbehandelte Barrieremembran auf Basis von Mg (links) und neuartige Barrieremembran mit biokompatibler Kollagenbeschichtung für optimale Zellproliferation als Innovation (rechts) (Created by BioRender.com).
Abb.2.: Schematische Darstellung der Oberflächenvorbehandlung von Reinmagnesium (1) und der dadurch erzielten verbesserten Kollagenhaftung auf der vorbehandelten Mg-Membran (2).
AUFGABENSTELLUNG
Im Mittelpunkt des Forschungsvorhabens steht die Entwicklung eines innovativen, aerosolbasierten Plasma-Beschichtungsverfahrens zur funktionellen Modifikation resorbierbarer Magnesiummembranen für dentale Anwendungen. Konkret soll eine einseitige Kollagenschicht auf die Gingiva-seitige Oberfläche der Membran abgeschieden werden, um die biologische Integration zu verbessern und die Korrosionsresistenz gegenüber der feuchten Umgebung im Mundraum zu erhöhen. Hierzu wird ein temperatursensitives Kollagenaerosol mithilfe eines eigens zu entwickelnden Generators erzeugt und unter Atmosphärendruck mit Kaltplasma auf die vorbereitete Magnesiumoberfläche aufgetragen. Die komplexe Wechselwirkung zwischen Kollagenschicht, Plasmabehandlung und Membranmaterial stellt eine zentrale Herausforderung dar.
PROJEKTZIEL | ARBEITSHYPOTHESE
Ziel ist die Entwicklung eines beschichtungstechnischen Verfahrens, das den Aufbau einer homogenen, funktionellen Kollagenschicht auf resorbierbaren Magnesiummembranen erlaubt. Diese soll:
die Korrosionsgeschwindigkeit der Membran gezielt beeinflussen,
eine gleichmäßige Degradation sicherstellen,
die Adhäsion und Proliferation gingivaler Epithelzellen fördern und
so die Regeneration des Weichgewebes im Mundraum beschleunigen.
Dabei sollen die osteokonduktiven Eigenschaften sowie die mechanische Integrität der Magnesiummembran erhalten bleiben. Eine einseitige bioaktive Beschichtung mit nativen Kollagenmolekülen wird angestrebt, wobei der native Zustand des Kollagens durch das kalte Plasma und eine präzise Prozessführung bewahrt werden soll. Die Vorbehandlung der Membranoberfläche (mechanisch, chemisch, physikochemisch) ist essenziell für eine dauerhafte Haftung der Schicht.
NUTZEN | AUSBLICK
Durch das neue Beschichtungsverfahren wird ein bedeutender Fortschritt gegenüber bestehenden monofunktionellen Barrieremembranen erzielt, indem zusätzlich zur Barrierefunktion eine aktive Steuerung der biologischen Reaktion ermöglicht wird. Die beschichteten Mg-Membranen sollen:
das Tempo der Wasserstofffreisetzung während der Korrosion reduzieren,
die Zelladhäsion und -proliferation im gingivalen Gewebe verbessern,
entzündliche Reaktionen minimieren und
zu einer schnelleren, qualitativ hochwertigeren Wundheilung beitragen.
Langfristig zielt das Projekt auf eine verbesserte Integration resorbierbarer Implantate in der Mund-Kiefer-Gesichtschirurgie ab. Die mechanische und biologische Charakterisierung der beschichteten Membranen wird durch das FILK Freiberg mit etablierten Methoden (z. B. REM, XPS, DSC, Siriusrot-Färbung, Zytotoxizitäts-Tests) erfolgen. Abschließend wird die Eignung der Membran in vitro und in vivo evaluiert, um die Grundlage für eine zukünftige Anwendung als Medizinprodukt zu schaffen.
FORMALE ANGABEN | PROJEKTLEITER FILK | PROJEKTPARTNER |
Programm: BMWK Förderkennzeichen: KK5332117SK4 Projektbeginn: 05.2025 Laufzeit: 24 Monate | Evelyn Knappe | Biotrics bioimplants AG Topas GmbH |
