Wissenschafts- und Technologietransfer

Chromatographie/Spektroskopie

• GC-MS (Probeaufgabe über Headspace, Flüssiginjektion)
• TGA-GC-MS
• LC-DAD
• LC-MS
• Fluoreszenz/UV-VIS-Plattenreader

Oberflächenmodifikation

• Dip-Coater
• Tensiometer
• Niederdruckplasmaanlagen

Weitere Laborausstattung unter Polymerchemie und -analytik

Laufzeit: 01.03.2024 - 28.02.2027

Ansprechpartner/in: Prof. Dr. Svea Petersen, Susanna Herrmann

Projektpartner: AG Growing Knowledge, Prof. Dr. Andreas Ulbrich

Drittmittelgeber/ Förderlinie: VolkswagenStiftung zunkunft.niedersachsen

Projektzusammenfassung:

Um den globalen Herausforderungen hinsichtlich einer instabilen Nahrungsmittelversorgung zu begegnen, hat sich die pflanzenbauliche Produktion in hydroponischen Anbauverfahren zu den intensivsten Produktionsformen von Nahrungspflanzen entwickelt. Der Begriff Hydroponik umfasst hierbei grundsätzlich erdelose Kultursysteme, in denen Pflanzen unabhängig vom Boden in anorganischen Substraten kultiviert werden. Die Pflanzenwurzeln in diesen Kultursystemen befinden sich dabei in Kunststoffrinnen und werden von einer Nährlösung entweder umspült oder mit Hilfe von Düsensystemen angesprüht und benetzt. Eine Kreislaufführung dieser Nährlösung macht hydroponische Anbauverfahren hinsichtlich Wasser- und Nährstoffeffizienz zu den aktuell nachhaltigsten Formen der Produktion pflanzlicher Lebensmittel. Die eingesetzten Kunststoffmaterialien unterliegen jedoch derzeit keinerlei Richtlinien. Die Interaktion der Materialien mit den Pflanzen ist völlig unklar. So ist weder bekannt, wie die Kennwerte der Materialien durch den Kulturführungsprozess beeinflusst werden, noch ist beschrieben, ob und wie die Pflanzenperformance von den verwendeten Materialien und deren Auslaugungen beeinflusst werden. Durch eine Charakterisierung dieser bisher unbekannten Interaktion zwischen Pflanze und Werkstoff in einem hydroponischem Kultursystem erzielt dieses Projekt langfristig eine Sicherung von Ertrag und Qualität bei so kultivierten Nahrungspflanzen. Die Erstellung eines Richtlinienkatalog für den unbedenklichen Einsatz von Kunststoffen in der intensiven pflanzlichen Nahrungsmittelproduktion sorgt für eine nachhaltige Sicherung des Innovationsprozesses zukunftsfähiger Agrarsysteme.

Laufzeit: 15.03.2023 - 31.07.2026

Ansprechpartner/in: Prof. Dr. Svea Petersen, Nele Zerhusen

Projektpartner: Prof. Dr Michal Umbreit, Energie- und Anlagen Technik; Prof Dr. Martin Steinhart, Institut für Chemie neuer Materialien, Universität Osnabrück

Drittmittelgeber/ Förderlinie: Talentakademie "Smart Factory and Products"

Projektzusammenfassung:

Auf Grund der regulatorischen Anforderungen im Medizinbereich wird das Recycling von medizinischen Einwegprodukten aus Kunststoff, trotz der steigenden Wichtigkeit, wenig eingesetzt. Dieses Projekt befasst sich mit dem Einfluss der Gamma-Strahlung, der recyclingbedingten Verarbeitung und der Alterung auf Additive in medizinisch relevanten Polymer-Compounds. Zur Analyse der Wechselwirkungen von typischen Additiven, wird ein DOE- Versuchsplan angewendet. Mittels Gas- und Flüssiskeitschromatografie werden die Additive und deren Abbauprodukte gemessen. Durch verschiedene mechanische, thermische und rheologische Methoden, kann so ein Zusammenhang zwischen der Materialzusammensetzung und den Eigenschaften hergestellt werden.

Laufzeit: 01.03.2022 - 30.06.2025

Ansprechpartner/in: Prof. Dr. Svea Petersen, Marius Behnecke

Projektpartner: Prof. Dr. Martin Steinhart, Institut für Chemie neuer Materialien, Universität Osnabrück

Drittmittelgeber/ Förderlinie: Kooperative Promotion

Projektzusammenfassung:

Das Promotionsprojekt widmet sich der Entwicklung und Charakterisierung von biomimetischen Calciumphosphat (CaP)-Beschichtungen für Polyetheretherketon (PEEK) und der Wirkstofffreisetzung akrylatbasierter Materialien, die im 3D-Druck für patientenindividuelle Implantatkomponenten eingesetzt werden können. Durch unterschiedliche Modifikationen optimierte PEEK-Oberflächen dienen als Etablierungsmodell für die Aufbringung der CaP-Beschichtung. Nach erfolgreicher Etablierung der Beschichtung auf PEEK-Folien wird das Verfahren auf 3D-gedruckte Strukturen erweitert, deren Benetzungseigenschaften mittels eigens etablierter Wilhelmy-Waage analysiert werden. Parallel entwickelt und untersucht das Projekt ein Polymerharz, das mit Hydroxylapatit und dem Antiseptikum Chlorhexidin additivert ist, um die antimikrobielle Wirksamkeit sowie den Einfluss einer biomimetischen Beschichtung auf die Wirkstofffreisetzungskinetik zu erforschen. Ziel ist es, biokompatible, bioaktive Implantatoberflächen herzustellen, die eine kontrollierte Wirkstofffreisetzung ermöglichen, um die Einheilung zu fördern und Infektionen vorzubeugen.

Laufzeit: 01.11.2018 - 31.05.2022

Ansprechpartner/in: Prof. Dr. Svea Petersen, Dr. Eva Berghaus (Promotion abgeschlossen)

Projektpartner: apl. Prof. Dr. Mareike Wakentin, AG Implantatwerkstoffe, Universität Rostock

Drittmittelgeber/ Förderlinie: Kooperative Promotion

Projektzusammenfassung:

The project dealt with the examination of processing and aging associated changes of polymeric biomaterials related to leachables and extractables. On the one hand, the consideration of leachables and extractables offers the possibility to draw conclusions about the structure-property relationships of polymers, especially in consideration of the influ-ences of processing of aging. On the other hand, research in this area offers fundamental insights into the number and extent of substances that can leak from polymers and be ab-sorbed into the human organism.
Among other things, it was found that the processing of dental composites with the same basic composition has an influence on the release of residual mon-omers. Self-curing materials released significantly more residual monomers than those produced by additive manufacturing or CAD/CAM. The same applies to the susceptibility to hydrolysis and enzymatically catalyzed hydrolysis of these materials. Again, increased degradation and thus release of monomers and degradation products occurs in the self-curing materials. In addition to this unintentional release of substances, the phenomenon can also be exploited by introducing medically active sub-stances into a dental composite matrix to prevent secondary caries, for example. In the investigations carried out, it was found that there are strong differences in the performance of material – active substance combinations. The introduction and the subsequent release of active substances are effective against the bacterium S. mutans, but the mechanical properties of the matrix are weakened. When an additive is added to a polymer, the resulting property changes should be closely examined. This also applies to the influence of processing on the added additives. The example of lubricant in polypropylene can be used to illustrate how dif-ferent types of sterilization influence the content and thus the effectiveness of the lubricant on the sample surface. In summary, in any production, the entire process chain up to storage, simulated use and aging must be investigated in order to obtain medical devices that are safe for humans.

Ausug der 10 aktuellsten Veröffentlichungen der Arbeitsgruppe. Das vollständige Schriftenverzeichnis kann hier heruntergeladen werden

• M. Behnecke, E. Berghaus, A. Wildeis, E. Brandes, S. Petersen. Wilhelmy balance—A simple and reliable method for determining immersion angles and surface energies even on non-planar and complex geometries? Surface and Interface Analysis, https://doi.org/10.1002/sia.7287, 2024.
• N. Zerhusen, S. Herrmann, M. Susoff, S. Petersen, “Stability assessment of a commercial polypropylene copolymer and Irgafos 168 under repeated injection molding and γ-irradiation cycles,” Journal of Applied Polymer Science, https://doi.org/10.1002/app.55071, 2023.
• Berghaus E, Klocke T, Maletz R, Petersen S. Degree of conversion and residual mon-omer elution of 3D-printed, milled and self-cured resin-based composite materials for temporary dental crowns and bridges. J. Mater. Sci.: Mater. Med. 34, 23, 2023.
• Berghaus E, Roling X, Warkentin M, Petersen S. Effect of enzymatic degradation and hydrolysis on 3D-printed resin-based composite material for temporary dental crowns and bridges. CBDME, 2022, vol. 8 no. 2. doi/10.1515/cdbme-2022-1072
• Berghaus E, Ruppel H, Martin L-S, Petersen S. Determination of oleamide bulk- to-surface distribution in polypropylene for medical use depending on sterilization method and storage time, J. Vinyl Addit. Technol. 2022, 1. https://doi.org/10.1002/vnl.21917
• E. Berghaus, G. A. Muxkopf, S. Feddersen, M. Eisenburger, S. Petersen. Antimicrobial agents in dental restorative materials: Effect on long-term drug release and material properties. European Journal of Oral Sciences, 130:e12840, 2022.
• S. Feddersen, G. Kern, E. Berghaus, N. Kommerein, A. Winkel, M. Eisenburger, S. Petersen. Antimicrobial agents in dental restorative materials: Effect on polymerization, short-term drug release and biological impact. European Journal of Oral Sciences, 130:e12839, 2022.
• M. Behnecke, V. Steinert, S. Petersen. Surface Characterisation of PEEK and Dentin, Treated with Atmospheric Non-Thermal PDD Plasma, Applicable for Dental Chair-Side Procedures. Plasma 2021, 4(3), 389-398; doi.org/10.3390/plasma4030028
• M. Behnecke, S. Petersen. Establishment of PEEK-Associated Drug Delivery Systems - Limits and Perspectives. Journal of Materials Science and Chemical Engineering, 8, 32-41. doi: 10.4236/msce.2020.810004, 2020.
• M. Barth, K. Küpper, S. Petersen. Low-Pressure Plasma Treated Polyetheretherketone for Biomedical Application- A Comparative Study on Surface Chemistry and Storage Stability. Archives in Biomedical Engineering and Biotechnology, 4:3, 2020.