Verbundprojekt: Resorbierbare, medizinische Lösungen aus der Aachener Technologieregion - reACT; Teilvorhaben: Soft tissue regeneration - Hybride resorbierbarer Implantate auf Kollagenbasis für die Weichgeweberegeneration

Abstract

Das Verbundvorhaben reACT V2 verfolgte das Ziel, Scaffolds, Membranen und beschichtete Netze auf Basis von Fibroin, Kollagen und deren Hybriden für viszeral- und plastisch-chirurgische Anwendungen zu entwickeln und in einen verlässlichen, reproduzierbaren Herstell- und Prüfprozess zu überführen. Aus-gangspunkt waren bewährte Verfahren: gerichtete Erstarrung für poröse Strukturen, Tauchbeschichtung für Faser-/Netzsysteme sowie ein Membranzug zur einseitigen Filmanbindung. Darauf aufbauend wurden Funktionsmuster spezifiziert, gefertigt und für In-vivo-Untersuchungen bereitgestellt. Für die Weichgewebezüchtung wurde ein Scaffold mit üblichen Porengrößen, geringem Feststoffgehalt und mittelfristiger Degradation konzipiert; eine optionale Barriere-Membran definiert den Reaktionsraum. Geeignete Aktivatoren zur adipogenen Differenzierung wurden integriert. Bei IPOM-Herniennetzen wurden zwei klassische Ansätze verfolgt: eine vollständige Fadenummantelung per Dip-Coating zur glatten, vis-zeralseitigen Oberfläche bei Erhalt der Netzoffenheit sowie ein einseitiger Abschlussfilm als Anti-Adhäsionsschicht. Erste Tierdaten mit kollagenbasierten Varianten blieben hinter den Erwartungen, wes-halb der Schwerpunkt konsequent auf Fibroin gelegt wurde. Für Pankreasverschlüsse wurden eine Klammernaht-Verstärkung und ein elastischer „Overtube“ entwickelt; Handhabbarkeit und prinzipielle Dichtwirkung konnten im instrumentellen Handling gezeigt werden, ohne auffällige Unterschiede in der akuten Entzündungsreaktion. Die In-vitro-Degradationsprüfung wurde klassisch im Inkubator mit Massenverlustmessung aufgebaut; parallel wurde die thermische Charakterisierung mittels DSC etabliert. Seidenfibroin erwies sich – wie aus der Literatur bekannt – gegenüber kollagenolytischen Enzymen widerstandsfähiger und zeigte insgesamt ein pH-neutrales Abbauprofil, während Kollagen unter kollagenasespezifischen Bedingungen schneller degradierte und das Medium tendenziell ansäuerte. Hybride verhielten sich erwartungsgemäß intermediär. Diese Zusammenhänge bestätigten die Materialwahl für Anwendungen, die einen graduellen Abbau bei stabilen pH-Bedingungen verlangen. Für Faser-/Netzstrukturen wurden Dip-Coating und Membranzug erfolgreich umgesetzt. Entscheidende Stellgrößen blieben traditionell die Trocknungsführung und die Proteinkonzentration; beim Membranzug ist der Strukturerhalt des Textils weiter zu optimieren. Mechanische Prüfungen belegten die geforderte Min-destleistung und das höhere Dehnungsvermögen in der anatomisch relevanten Richtung. Die Plattform-technologie wurde auf Kollagen und Fibroin/Kollagen-Hybride übertragen; eine kontrollierte Porenarchitek-tur ließ sich reproduzierbar einstellen, Prozessgrenzen und Wiederholbarkeit wurden definiert. Die Kombi-nation beider Biopolymere eröffnete robuste Kompromisse aus Standzeit, Mechanik und Zelladhäsion. Funktionsmuster für Netze, Scaffolds und Membranen wurden unter Reinraumbedingungen gefertigt, standardisiert sterilisiert und für geplante In-vivo-Prüfungen bereitgestellt; die klinische Umsetzung ist ter-mingebunden nachgelagert. Parallel wurden erste Real-Time- und beschleunigte Alterungsreihen gestar-tet; da Alterungseffekte erfahrungsgemäß verzögert auftreten, laufen diese Untersuchungen fort. Zudem wurden Transportbedingungen als relevanter Einfluss erkannt und laborseitig adressiert (Temperatur, Feuchte, Erschütterung) – mit dem Ziel, Verpackung und Logistik nach klassischer Validierungspraxis abzusichern. Schließlich zeigte der Technologietransfer auf weitere Indikationen – etwa Duraersatz und Periost-Patches – klare Potenziale, auch durch elektrogesponnene Nonwovens externer Partner mit vorteilhaften Handhabungs- und Festigkeitseigenschaften. Insgesamt liegen stabile, konventionell abgesicherte Pro-zesse und belastbare Funktionsmuster vor; offene Arbeiten betreffen die klinische Verifikation, die weitere Verfeinerung des Membranzugs zur Minimierung der Textilinfiltration sowie die Langzeit-Alterungs- und Transportrobustheit. Kurz: Es wurde erreicht, was solide Entwicklungsarbeit seit jeher auszeichnet – sau-bere Prozesse, nachvollziehbare Daten und Prototypen, die bereit sind für den nächsten, klinischen Schritt.