Herstellung von porösen Polymeren durch Verwendung von nanoskopischen Alkalimetallhalogeniden und überkritischem Kohlendioxid

Die vorliegende Arbeit ist in zwei verschiedene und weitestgehend getrennt voneinander zu betrachtende Themengebiete gegliedert. In ihrer Gesamtheit jedoch lässt sie sich in den Bereich der Materialwissenschaften einordnen. Der erste Teil dieser Arbeit diskutiert poröse Materialien und die Synthese von Alkalimetallhalogenidkristallen im Submikrometerbereich. Zunächst wird die Darstellung einer porösen Polyglycolidmatrix zur Erzeugung metallischer Nanostrukturen beschrieben. Anschließend erfolgt die Diskussion verschiedener Reaktionen zur gezielten Synthese nanoskopischer Alkalimetallhalogenide. Zum einen sind dies die organischen Festkörperpolymerisationen von Metallhalogencarboxylaten, durch die die entsprechenden Metallhalogenide mit Größen von wenigen hundert Nanometern gebildet werden. Zum anderen sind es organische Kupplungsreaktionen zwischen organischen Natriumsalzen und chlorierten Kohlenwasserstoffen, bei denen während der Bindungsknüpfung Natriumchlorid eliminiert wird. Ziel dieser Arbeit ist es, diese Kristalle zu isolieren und im Sinne des Porogenverfahrens zum Aufbau poröser Systeme zu nutzen. Die Verwendung von makroskopischem Natriumchlorid als Porogen ist eine gängige Methode zur Darstellung von makroporösen Materialien. Zur Darstellung mikroskopischer Poren werden hingegen häufig polymere, keramische oder metallische Partikel eingesetzt, die sich oft nur unter drastischen Bedingungen aus den neu gebildeten Strukturen entfernen lassen. Der Einsatz von submikrometergroßen wasserlöslichen Alkalimetallhalogeniden bringt hier einen entscheidenden Vorteil. Der zweite Teil dieser Arbeit beschreibt das Konzept eines bioresorbierbaren Implantats zur Schädelknochenrekonstruktion. Es handelt sich hierbei um ein strukturell gradiertes Implantat auf der Basis verschiedener Kompositmaterialien aus Polylactid, einem dem Knochenmineral ähnlichen, amorphen Calciumphosphat und Calciumcarbonat. Die Herstellung der Implantate erfolgt über polymertypische Verarbeitungsverfahren. Während kompakte Formkörper durch Heißpressen der Komposite erzeugt werden, gelingt die Fertigung einer porösen, dem spongiösem Knochen ähnelnden Struktur durch physikalisches Aufschäumen der Komposite mit überkritischem Kohlenstoffdioxid. Die gesamte Verfahrenskette ermöglicht eine individuelle Formgebung der Implantate und somit deren strukturelle Anpassung an patientenspezifische Traumata. Das Implantat hat sich in ersten klinischen Tierversuchsreihen bewährt und zeigt neben einer guten Biokompatibilität auch die erwünschte Osteokonduktivität.Der Fokus dieser Arbeit richtet sich auf die Bestimmung der mechanischen Eigenschaften des Implantats und einen Versuch zur kontrollierten Wirkstofffreisetzung. Die ermittelten Daten sollen dazu beitragen, die mechanischen Eigenschaften des Implantats mit modernen numerischen Methoden zu berechnen