Mapping of electrospinning parameters for PLGA-Nanofibers

Das Thema des Monats

Heute stellen wir eine neue Rubrik auf unserer Homepage vor: das Thema des Monats.

Ab Januar 2018 präsentieren wir an dieser Stelle monatlich ein spannendes Thema aus dem Bereich der Werkstoffwissenschaften.

Das “Thema das Monats” ist einfach und verständlich erklärt und gibt aufschlussreiche Einblicke in die Forschungsaktivitäten unseres Departments.

Den Anfang macht der Lehrstuhl für Polymerwerkstoffe (WW5) mit dem Thema

Mapping of electrospinning parameters for PLGA-Nanofibers

von Christian Regelmann

Worum geht es bei dem Thema?

Das Elektrospinning ist ein Herstellungsprozess, der ein elektrisches Feld zwischen einer Kollektorelektrode und einer Düse mit Polymer zur Erzeugung von feinen Kunststofffasern verwendet. Dieser Prozess ist für viele Polymere eine wenig erforschte Verarbeitungsmethode, vor allem aber für das Poly(D,L-lactide-co-glycolide) (PLGA), welches ein noch selten verwendetes Biopolymer aus Milchsäure und Glycolid darstellt.

Das Projekt befasst sich mit der Spinnbarkeit des PLGA, wobei sowohl die Qualität der Faserform und -oberfläche, als auch ihre Größe und Orientierung eine entscheidende Rolle für die zukünftigen Anwendungen spielt. Ziel ist eine optimale Verarbeitbarkeit im Spinnprozess, durch eine Optimierung der Polymerzusammensetzungen und des Setups der Elektrospinning-Anlage. Die dargestellte Abbildung zeigt eine „Spinnability-Map“, die die optimalen Bedingungen für eine Herstellung von Nanofasern eines PLGA enthält.

 

             

Abbildung: Spinnability-Map mit Prozessfenstern in Abhängigkeit vom Kollektorabstand, sowie der angelegten Spannung(links) und REM-Bild einer Probe mit orientierten Fasern (rechts).

Die Bezeichnung Nanofaser bezieht sich hierbei auf den Durchmesser der Fasern. Dieser kann abhängig vom Material und den vorgegebenen Spinnbedingungen sogar wenige Nanometer erreichen, was einigen wenigen Milliardstel Metern entspricht. Eine unter dem Rasterelektronenmikroskop analysierte Probe mit Nanofasern ist hier in der rechten Abbildung dargestellt.

Wo findet es Anwendung?

Anwendungsmöglichkeiten für Nanofasern aus Biopolymeren liegen in der Medizin, weshalb in diesem Projekt ebenfalls die Herstellung von künstlicher Hornhaut aus Nanofasern untersucht werden soll.

Was ist weiter geplant?

Aufgrund der bisherigen Ergebnisse, die bereits im September 2017 auf dem Bayreuther Polymer Symposium ausgezeichnet worden sind, sind in Kooperation mit der Augenklinik der Universitätsklinik Erlangen weitere Untersuchungen geplant. Hierbei sollen mögliche Materialmodifikation auf Basis von gemeinsamen Patenten untersucht und Optimierungsmöglichkeiten gefunden werden.

Zur Person:

Name: Christian Regelmann

Studium: M.Sc. Materialwissenschaften und Werkstofftechnik

Schwerpunkte: Polymerwerkstoffe, Biomaterialien, Allg. Werkstoffkunde

Hobbys: Handball spielen und reisen