Empa entwickelt paradoxes Gewebe
04.12.2019

Empa entwickelt paradoxes Gewebe

Die Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) hat in St.Gallen ein Ersatzgewebe für medizinische Anwendungen entwickelt. Dieses wird dicker, wenn man daran zieht. Damit widerspricht es scheinbar den Gesetzen der Physik.

Die Empa nutzt für ihr Material den sogenannten auxetischen Effekt, der auch in der Natur vorkommt, wie es in einer Medienmitteilung der Empa heisst. Dabei werden Gewebe unter dem Einfluss von Zugkraft breiter. Die Empa hat diese Eigenschaften auch an dafür speziell entwickelten Membranen aus Nanofasern nachgewiesen und eine entsprechende Studie in „Nature Communications“ veröffentlicht. Diese Membranen können beispielsweise zur Regeneration von menschlichem Gewebe nach Verletzungen genutzt werden.

Dazu haben Forscher des in St.Gallen ansässigen Empa-Labors Biomimetic Membranes and Textiles Matrixsysteme mit auxetischen Eigenschaften entwickelt. Diese können als Struktur genutzt werden, an welchen Zellen wachsen können, um bei einer komplexen Verletzung gesundes Ersatzgewebe bilden. „Verwendet man Biopolymere wie Polymilchsäuren für den Spinnprozess, sind die Membranen sogar im Körper abbaubar“, wird hierzu Empa-Forscher Giuseppino Fortunato zitiert.

Die auxetischen Eigenschaften des Materials sind für die Porengrösse dieser Membran relevant. Denn diese Poren waren bislang zu klein, damit sich Körperzellen darin ansiedeln konnten. Bei der Membran der St.Galler Forscher konnte das Material durch Zugkraft hingegen verlängert werden, ohne dabei dünner zu werden. Das Volumen nahm stattdessen um das Fünffache, die Dicke gar um das Zehnfache zu. „Ein auxetischer Effekt dieser Grössenordnung ist geradezu weltrekordverdächtig“, sagt hierzu Empa-Forscher Alexander Ehret vom Experimental Continuum Mechanics-Labor.

Das Konzept ist bereits zum Patent angemeldet. Mögliche Anwendungsbereiche liegen einerseits in der Biomedizin, also „für die Behandlung von Wunden und Gewebeschäden an so unterschiedlichen Orten wie auf der Haut, in Blutgefässen und inneren Organen oder bei Knochenverletzungen“. Andererseits ist aber auch die Nutzung in ganz anderen Bereichen denkbar. „Durch Zug aktivierbare Membranen, die eingeschlossene Partikel bei Bedarf freigeben, regulierbare Filter oder Füllmaterial, das sich erst am Einsatzort auf sein volles Volumen ‚ziehen‘ lässt“, sind demnach möglich.