Smarte Fasern für präzise Wirkstoffabgabe

22.07.2024

Lokale Wirkstoffabgabe über einen längeren Zeitraum hinweg: Das ist eine der Herausforderungen, der sich Medizinerinnen und Mediziner bei der Behandlung von Wunden und Entzündungen gegenübersehen.

Bisherige Methoden wie Salben oder Spritzen stoßen hier an ihre Grenzen. Empa-Forschende haben nun eine vielversprechende Lösung entwickelt: "Flüssigkernfasern", die Medikamente in ihrem Inneren enthalten und diese präzise über einen längeren Zeitraum abgeben können.

$Bild: Edith Perret, Frau mit Laborkittel und langen blonden Haaren, sitzt in einem Labor und lächelt in die Kamera; Copyright: Empa$

Empa-Forscherin Edith Perret entwickelt spezielle Fasern, die Medikamente gezielt abgeben können.

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Die neu entwickelten Fasern bestehen aus einem bioverträglichen und bioabbaubaren Polymer, Polycaprolacton (PCL), das einen flüssigen Kern mit dem gewünschten Wirkstoff umschließt. Die Größe der Poren im Mantel der Faser bestimmt die Geschwindigkeit, mit der der Wirkstoff freigesetzt wird. Je nach Wirkstoff kann das Herstellungsverfahren angepasst werden: unempfindliche Wirkstoffe können direkt in den Kern der Fasern integriert werden, während empfindliche Wirkstoffe zunächst durch einen Platzhalter ersetzt und später ausgetauscht werden.

Die Vorteile der Flüssigkernfasern:

Präzise Dosierung: Der Wirkstoff wird direkt am Ort der Wirkung freigesetzt, wo er am dringendsten benötigt wird.
Langfristige Abgabe: Die Fasern geben den Wirkstoff über einen längeren Zeitraum kontrolliert ab, wodurch die Notwendigkeit wiederholter Anwendungen verringert wird.
Geringere Nebenwirkungen: Da der Wirkstoff gezielt an die betroffene Stelle abgegeben wird, sind systemische Nebenwirkungen auf andere Körperteile deutlich geringer.
Vielseitigkeit: Die Fasern können zu verschiedenen medizinischen Textilien verarbeitet werden, wie beispielsweise chirurgischem Nahtmaterial, Wundverbänden oder Textilimplantaten.

Bild: Eine elektromikroskopische Aufnahme der Polymerfasern mit flüssigem Kern; Copyright: Empa

Auf die «inneren Werte» kommt es an: Die neuartigen Polymerfasern mit flüssigem Kern können Medikamente gezielt abgeben. Im Bild ein ca. ein Millimeter breites Faserbündel in 80-facher Vergrösserung.

Erste Erfolge und nächste Schritte

Erste Laborversuche haben gezeigt, dass die Flüssigkernfasern stabil und flexibel sind und den Wirkstoff wie gewünscht freigeben. Die Forschenden konnten zudem den Einfluss verschiedener Parameter auf die Abgaberate des Wirkstoffs untersuchen, wie beispielsweise die Dicke des Mantels oder die Kristallstruktur des Mantelmaterials.

Die Flüssigkernfasern bieten ein breites Spektrum an Anwendungsmöglichkeiten in der Medizin. Sie können beispielsweise zur Behandlung von Wunden, Entzündungen, Infektionen oder chronischen Erkrankungen wie Diabetes eingesetzt werden.

In einem nächsten Schritt wollen die Empa-Forscher chirurgisches Nahtmaterial mit antimikrobiellen Eigenschaften entwickeln. Darüber hinaus sind weitere innovative klinische Anwendungen in Zusammenarbeit mit klinischen Partnern geplant.

COMPAMED.de; Quelle: Empa