Intelligent Surfaces
Research activities Krastev-Lab
The research group Intelligent Surfaces develops and studies new surface-modifications (coatings) of materials for applications in medical engineering, i.e. immunosuppressive coating for cardiovascular application, controlled immobilization of microorganisms for applied biotechnology, and protective antibacterial coatings. Based on experiences of previous projects, new surface modifications are developed for various applications.
A second major research topic of the group is the development of innovative foam-based materials for lightweight construction applied in aerospace engineering.
Research projects
Im Rahmen dieses Projektes werden funktionelle Beschichtungen auf Basis von Polyelektrolyt-Multischichten (PEM) für die Anwendung auf Implantatmaterialien entwickelt. Die funktionelle Beschichtung soll die Immunantwort reduzieren und das Risiko einer Restenose (Gefäßverengung) bei der Anwendung auf Stentmaterialien verringern. Durch kontrollierte Oberflächeneigenschaften der PEM-Beschichtungen, wie z.B. Nano-Steifigkeit, Nano-Rauheit, viskoelastische Eigenschaften und Oberflächenenergie, können Materialien maskiert und die Reaktion von Zellen bei Kontakt mit dem Implantat verbessert werden. Durch die Konstruktion dieser definierten Parameter auf der Oberfläche kann das Risiko einer Restenose reduziert werden, gleichzeitig erhöht die Verwendung von medikamentenfreien Beschichtungen nicht das Risiko einer In-Stent-Thrombose (wie es bei medikamentenbeschichteten Stents der Fall ist). Dieses Projekt wird vom Land Baden-Württemberg finanziert.
Ziel des Projektes ist die Entwicklung einer neuen degradierbaren Polymerbeschichtung auf magnesiumbasierten Stents zur Verbesserung der Wechselwirkungen mit biologischen Systemen. Die Beschichtung ermöglicht die kontrollierte Verlangsamung des Abbauprozesses der Magnesiummaterialien und reduziert somit die sprunghafte Freisetzung von heilungsstörenden Abbauprodukten. Darüber hinaus verbessert die Beschichtung die Zell-Oberflächen-Interaktionen und ermöglicht die Endothelialisierung. Die vorteilhaften Eigenschaften der Oberflächenmodifikation wirken sich auf die Lebensdauer des Magnesiumstents aus, danach degradiert die Beschichtung zeitgleich mit dem Stent. Dieses Projekt wird finanziell unterstützt durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung.
Toxische Mikroorganismen können durch konventionelle Oberflächenbeschichtung von Implantatmaterialien abgetötet werden. Ihre Abbauprodukte werden jedoch weder entfernt noch vom heilenden Gewebe getrennt. Ein aktuelles Problem in der Medizintechnik ist, dass diese Abbauprodukte schwere Infektionen und Entzündungsreaktionen des umliegenden Gewebes verursachen können. Als Lösung wird im Rahmen dieses Projektes eine Oberflächenbeschichtung entwickelt, die neben der antibakteriellen Eigenschaft auch die Eigenschaft besitzt, freigesetzte Abbauprodukte durch den Aufbau von räumlich getrennten antibakteriellen Kompartimenten abzufangen (entwickelt vom MPI IS, Stuttgart). Dieses Projekt wird finanziell unterstützt durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung.
Das Projekt InSeL ("Innovative Schaumstrukturen für effizienten Leichtbau") wird in Höhe von 1,5 Millionen Euro zu 50 % vom Land Baden-Württemberg über das ZAFH Programm (Zentren für angewandte Forschung) finanziert und zu 50 % von der EU im Rahmen des EFRE Programms (Europäischer Fonds für regionale Entwicklung) mitfinanziert. Die Forschungsgruppe Intelligente Oberflächen entwickelt in Kooperation mit der Hochschule Pforzheim, dem Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und dem NMI Naturwissenschaftlichen und Medizinischen Institut der Universität Tübingen innovative Leichtbauwerkstoffe auf Basis metallischer Schäume für Anwendungen in der Medizin-, Maschinen-, Automobil- und Luftfahrttechnik. Schäume mit unterschiedlichen Eigenschaften, wie z.B. Blasengröße, -verteilung und Lamellendicke, werden für die spätere Umsetzung in metallische Strukturen mit optimalen Trageigenschaften durch die Natur der Schaumstruktur entwickelt.
