Chirurgisches Nahtmaterial oder Stents, die Medikamente freisetzen sind mit Substraten beschichtet, die Wirkstoffe abgeben oder auf denen Biomoleküle und Zellen besser haften können. Mit einer speziellen Methode, der sogenannten Gasphasenbeschichtung (CVD) wird der Film aufgebracht. Dabei werden die Ausgangsverbindungen verdampft, bei hoher Temperatur aktiviert und auf Oberflächen abgeschieden, wo sie dann polymerisieren. Das Problem: Für medizinische Implantate, die nur kurzzeitig im Körper bleiben und sich selbst abbauen, gab es bisher noch keine ebenso abbaubare Gasphasenbeschichtung. Forscher vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT) haben dafür nun eine Lösung gefunden.

Abbaubarer Polymerfilm für Medizin und Lebensmittelverpackungen

Gemeinsam mit Wissenschaftlern aus den USA und China  präsentieren sie im Fachjournal „Angewandte Chemie“ erstmals eine CVD-Methode, die einen abbaubaren Polymerfilm bildet. Daran können ebenfalls über spezielle Seitengruppen Biomoleküle oder Wirkstoffe andocken. „Unsere neuen abbaubaren Polymerfilme könnten breite Anwendung für die Funktionalisierung und Beschichtung von Oberflächen finden, in den Biowissenschaften über die Medizin bis hin zur Lebensmittelverpackung“, erklärt Joerg Lahann, Co-Direktor des Instituts für Funktionelle Grenzflächen am KIT.

Monomer-Duo sorgt für Wasserlöslichkeit

Die bioabbaubare Polymer-Beschichtung wurde durch die Co-Polymerisation zweier spezieller Monomertypen möglich: Die bisher für dieses Verfahren eingesetzten Paracyclophane wurden dafür mit zyklischen Keten-Acetalen kombiniert. Während die klassischen Polymere auf Basis der Paracyclophane ausschließlich über Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen verknüpft sind, lagert sich das Keten-Acetal während der Polymerisation so um, dass Ester-Bindungen innerhalb des Polymerrückgrates entstehen, die sich in wässriger Umgebung nun spalten lassen.

Unbedenklich nachgewiesen

Wie schnell sich die Polymer-Beschichtung abbaut, hängt Lahann zufolge vom Mengenverhältnis der Monomer-Arten und den Seitengruppen der Monomere ab. „Polare Seitengruppen machen den Polymerfilm weniger wasserabweisend und beschleunigen den Abbau, da leichter Wasser eindringen kann. Die Abbaugeschwindigkeit kann so der entsprechenden Anwendung angepasst werden“, erläutert der Forscher. Dass das Abbauprodukt gesundheitlich unbedenklich, also nicht toxisch ist, haben die Forscher an Zellkulturen bereits nachgewiesen.

bb