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Innovative Gefriertrocknung zur Herstellung 3-dimensionaler Scaffolds

BMWi / Euronorm MF (150042)

10/2015-03/2018

René Kretschmer

+49-351-4081-644

in Bearbeitung

Einfrierung und Trocknung in einem kombinierten Gerät

Das vom ILK Dresden patentierte Model Based Ice Templating-Verfahren (MBIT) basiert auf einer gezielten Kälteapplikation auf gelöste oder suspendierte Biopolymere. Dadurch ist die Herstellung von Leitstrukturen für eine Vielzahl von verschiedenen Zelltypen (z.B. Osteoblasten und Fibroblasten) möglich. Durch die softwaregestützte Auswahl der Prozessparameterwerte können die Scaffoldeigenschaften, unter anderem Mikro- und Makroporosität, Porenform oder durchschnittliche Porengröße, speziell für die geplante Anwendung erzeugt werden.

Im Projektverlauf wird eine Gefriertrocknungsanlage mit kryobiologischer Einfriergerätefunktion entwickelt. Diese soll die drei Prozessschritte „Strukturerzeugung“, „Strukturerhalt“ und „Vernetzung“ des MBIT-Verfahrens in einem Gerät vereinen. Dabei sind die folgenden Arbeitsschritte zu erfüllen:

  • Konvektive Applikation definierter Abkühlraten zur gesteuerten Bildung von Eisstrukturen und damit der gewünschten Matrixstruktur (tubuläre oder polygonale Poren, Porengröße, …)
  • Definierter konduktiver Wärmeeintrag bei gleichzeitiger Evakuierung des Probenraumes zur schonenden Gefriertrocknung der Proben
  • Dehydrothermale Behandlung der Scaffolds durch gezielten Wärmeeintrag zur Erhöhung der Degradationsstabilität

Die geplante Gefriertrocknungsanlage bietet eine große Anzahl von Vorteilen und überführt das innovative Herstellungsverfahren in eine kompakte technische Lösung:

  • Gezielte Einstellung gewünschter Materialparameter durch softwaregestütztes Verfahren
  • Durchführbarkeit aller drei benötigten Prozessschritte in einem Gerät
  • Ersparnis von Kosten und Laborkapazitäten
  • Einsparung von Rüstzeiten (einmaliges Beladen und Entladen anstelle von mehrfachem Beladen und Transport der Proben in verschiedene Einzelgeräte)
  • Einmaliges Bestehen des Konformitätsbewertungsprozesses erlaubt die Herstellung vielfältigster Materialstrukturen ohne jeweilige Neubewertung

Durch eine Vielzahl weiterer Anwendungsfälle (z.B. Herstellung von Pharmaka oder technischen Enzymen, Blutplasmalagerung oder Lebensmittelindustrie) kann ein breites Aufgabenspektrum abgedeckt werden.


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