Bioabbaubare Parylen-Beschichtungen

In der Medizintechnik aber auch in anderen Bereichen, wie der Elektrotechnik, haben sich Beschichtungen aus Poly-p-xylylen (Parylen) etabliert, da sie besonders chemisch inert und gut haftend sind. Bei Implantaten, Stents, Kathetern oder Herzschrittmachern fungieren sie neben dem mechanischen Schutz des Materials oder integrierter Elektronik auch als Barriere gegen austretende Stoffe für den Körper.

Stand der Technik

Lösungsmittelbasierte Beschichtungstechniken, wie das Tauch- oder Rotationsbeschichten (Spin coating), stoßen im biomedizinischen Bereich an ihre Grenzen, da bei komplexen Geometrien Benetzungsprobleme und damit ungleichmäßige Schichten oder Fehlstellen auftreten können. Um homogene permanente Schichten zu erzeugen, hat sich daher die chemische Gasphasenabscheidung (CVD-Polymerisation) von Parylen etabliert, die sich durch eine überragende Spaltgängigkeit auszeichnet. Hierbei werden in einer Vakuumanlage die Ausgangsmoleküle (Precursor) zuerst sublimiert, bei hoher Temperatur pyrolysiert und schließlich auf dem gewünschten Objekt abgeschieden, auf dem sie dann zu einer festen Polymerschicht reagieren. Prozessbedingt kommt das Verfahren ohne Lösungsmittel aus und ist daher vor allem zur Beschichtung empfindlicher Materialien vorteilhaft.

Technologie

Forschenden des Instituts für Funktionelle Grenzflächen (IFG) am KIT ist es erstmals gelungen, eine neue Klasse abbaubarer Parylenbeschichtungen mittels CVD-Polymerisation herzustellen. Hierfür bringen die Forscher ein spezielles Co-Monomer (zyklisches Keten-Acetal) mit in den Prozess ein, wodurch abbaubare Carbonsäuregruppen in die Polymerketten eingebaut werden. Die Abbaugeschwindigkeit lässt sich über die Zusammensetzung regulieren und wird etwa durch hydrophile Gruppen beschleunigt. Über zusätzliche funktionelle Seitengruppen lassen sich Biomoleküle oder Wirkstoffe anknüpfen.

Vorteile

Die so erzeugten Beschichtungen vereinen die attraktiven Eigenschaften der Abbaubarkeit und der chemischen Funktionalisierung. Abbaubare Eigenschaften ebnen den Weg für eine noch breitere Anwendbarkeit von Parylen-Beschichtungen, z.B. in der regenerativen Medizin als temporäre, biomedizinische Beschichtung bei resorbierbaren Implantaten.

Optionen für Unternehmen

Die Parylendünnschichten haben im Proof-of-concept gezeigt, dass bioabbaubare temporäre Beschichtungen realisierbar sind. Das KIT sucht Partner für die weitere Entwicklung, wie etwa In-vivo-Untersuchungen und Co-Funktionalisierung, und Anwendung auch über den Bereich Medizin hinaus.