Forschungsteam & Themen des Fraunhofer IMWS

Wir fokussieren uns auf die Forschung und Technologieentwicklung biomedizinischer Werkstoffe. Die Struktur-Eigenschafts-Beziehungen von Werkstoffen, Oberflächenmodifizierung und -charakterisierung und die Beurteilung der Biokompatibilität von Materialien für die Medizintechnik sind wesentliche Schwerpunkte unserer Gruppe. Bei der Bearbeitung  dieser Schwerpunkte spielt sowohl die Ultramikrotomie als auch die Elektronenmikroskopie eine große Rolle. Unter den nachstehenden Verlinkungen können Sie mehr über unser Team, die Kompetenzen und zur vorhandenen Ausstattung erfahren.

Reißfeste Folien mit exzellenten Barriereeigenschaften und langlebige Kunststoff-Inlays für künstliche Knie- und Hüftgelenke bestehen aus Materialsystemen, in denen mehrere physikalisch oder chemisch unterschiedliche Polymerkomponenten zusammenwirken und die zusammen ein maßgeschneidertes Einsatzverhalten zeigen. Durch geschickte Kombination bewährter Kunststoffe und die Zugabe spezieller Nanofüllstoffe können Polymerwerkstoffe für neue, anspruchsvolle Anwendungsprofile entwickelt werden. Die elektronenmikroskopische Analyse der Mikro- und Nanostrukturen (»Morphologie«) und der bei Deformation und Bruch ablaufenden mikro- und nanoskopischen Prozesse (»Mikromechanik«) ist ein unverzichtbares Werkzeug für das Verständnis der Struktur-Eigenschaftsbeziehungen und zur Materialentwicklung.

An vorgeschädigten menschlichen Knochen wurde die Erforschung der Bildung, Ausbreitung und Akkumulation von mikroskopischen Rissen untersucht. Es wurde nachgewiesen, dass crazeartige Mechanismen, die z.B. auch bei Polymerwerkstoffen und Nanokompositen auftreten, eine zentrale Rolle bei der Mikrorissbildung spielen. Eine wichtige Fragestellung dabei ist, ob Erkrankungen des Knochens (z.B. Osteoporose) die Nanostrukturen des Knochens beeinflussen und damit die mikromechanischen Prozesse modifizieren. Die Analyse solcher Deformationsprozesse ist die Voraussetzung, um das Versagensverhalten des Knochens zu verstehen und Frakturrisiken abzuschätzen.

Die Entwicklung und Prüfung von neuen Implantatwerkstoffen verlangt die Charakterisierung der Wechselwirkungen zwischen dem Biomaterial und dem Empfängergewebe. Die Darstellung der Grenzfläche von Implantatwerkstoffen oder  von resorbierbaren Substraten mit dem Knochen ist dabei von essentieller Bedeutung. Kann das implantierte Material tatsächlich die Neubildung von Knochen stimulieren? Wie und wie schnell wird das synthetische Material resorbiert? Schließlich muss nachgewiesen werden, dass die Mikro- und Nanostrukturen des neu gebildeten Knochens »gesund« sind und den biomechanischen Anforderungen genügen.