Entwicklung eines reaktiven Extrusionsprozesses zur ...

2 1 Einleitung
restriktiv auf eine erhöhte Produktion der Werkstoffe wirkt [EB08, Oen10]. Neue oder
verbesserte Materialien sind daher häufig nur für Spezialmärkte interessant, wie z. B.
dem medizinischen Sektor, bei dem die medizinische Wirkung im Vordergrund steht und
dem Kostenfaktor eine geringere Bedeutung zukommt.
Der biologische Abbau von polymeren Materialien hängt von unterschiedlichen Fakto-
ren ab. Dieser ist jedoch keinesfalls vom Ursprung des Polymers (fossiler Natur oder
natürlichen Ursprungs) abhängig, sondern ausschließlich von der chemischen Struktur
[BKP + 09, URL11b, ESR09, FB07, NN95a]. Polymere natürlichen Ursprungs werden
i. d. R. in biologischen Systemen durch Hydrolyse und anschließender Oxidation abge-
baut. Daher gilt es bei der Gestaltung und Herstellung biologisch abbaubarer Materialien
zu prüfen, ob hydrolysierbare Verbindungen, wie beispielsweise Anhydrid-, Ester- oder
Amidgruppen, im Molekül vorhanden sind. [HE95] Enzymreaktionen treten im Allge-
meinen in wässrigen Medien auf, so dass hydrophobe Oberflächen weniger begünstigt
sind für eine Abbaureaktion. Dennoch wurde festgestellt, dass ein schnellerer Abbau
stattfindet, wenn beides, sowohl hydrophile wie auch hydrophobe Segmente, im Polymer
vorhanden sind. [TBS + 96] Im Falle von teilkristallinen Materialien liegt im kristallinen
Segementbereich eine dichte, regelmäßige Struktur vor, die den Zugang von Enzymen zu
hydrolisierbaren Gruppen und damit dem Abbau erschweren. Amorphe Teilbereiche des
Polymers unterliegen daher zuerst einer Abbaureaktion. [TBS + 96, HE95, RKH + 02]
Aliphatische Polyester, insbesondere Poly(α-Hydroxysäuren), gehören zu den am leich-
testen biologisch abbaubaren synthetischen Polymeren. Polylactid, Polyglykolid sowie
deren Copolymere sind die bekanntesten Vertreter der aliphatischen Polyester, die
vor allem auch in medizintechnischen Anwendungen, beispielsweise in resorbierbaren
Nahtmaterialien und Implantaten zur Knochenfixation oder in Produkten mit einer
gezielten Wirkstoffabgabe Einsatz finden. [TBS + 96, WH09, RHSL04, Oka02] Besondere
Aufmerksamkeit gilt den Polyesteramiden (PEA), die zum einen umweltverträglich sind
und gleichzeitig eine große Anwendungsvielfalt bieten. Sie setzen sich aus Amid- sowie
Ester-Gruppen in der Hauptkette des Polymers zusammen und verbinden somit die guten
mechanischen Eigenschaften des technischen Polyamids mit den Degradationseigenschaf-
ten des Esters [SH11]. Dies ist bedingt durch die leicht kristallisierbaren Amid-Gruppen,
als auch die gute biologische Abbaubarkeit von aliphatischen Polyestern. Insbesondere
für biomedizinische Anwendungen sind sie von großem Interesse, da sie, im Gegensatz zu
Polylactid oder Polyglykolid, ein verbessertes Degradationsverhalten zeigen. [Oka02]