Jedes Jahr vergibt die TU Wien für interdisziplinäre, anwendungsnahe Forschung den Resselpreis. Mit diesem werden junge Forscherinnen und Forscher ausgezeichnet, die mit ihren Dissertationen hervorstechen. Den diesjährigen Resselpreis erhält die Chemikerin Lisa Sinawehl für ihre Arbeit „Small molecules for the improvement of mechanical properties and degradation of photopolymers“.

Mit neuen Materialien zu verbesserter Knochenregeneration

Bei schweren Knochenverlusten durch Unfälle oder Krankheiten kann der natürliche Heilungsprozess oft nicht mehr ausreichend stattfinden. In solchen Fällen sind Knochenersatzmaterialien erforderlich, die diesen Prozess unterstützen, indem sie temporär Stabilität bieten und sich im Körper nach und nach abbauen. So entsteht Platz für neues, gesundes Knochengewebe. Der lichtbasierte 3D-Druck ist besonders vielversprechend, da er es ermöglicht, innerhalb kurzer Zeit patientenspezifische Transplantate mit komplexen Strukturen zu fertigen, die die Regeneration des Gewebes unterstützen. Allerdings weisen die bisher verwendeten Materialien, sogenannte Photopolymere, diverse Nachteile auf, wie unzureichende Biokompatibilität, schlechte mechanische Eigenschaften, mangelhafte Abbaubarkeit und die Bildung toxischer Abbauprodukte.

Im Rahmen ihrer Dissertation entwickelte Lisa Sinawehl daher neuartige niedermolekulare Bausteine zur Herstellung von 3D-gedruckten Knochenersatzmaterialien. Ziel war es, durch den Einsatz rigider Monomere mit hydrolytisch labilen Gruppen, Materialien zu generieren, die ähnliche mechanische Eigenschaften wie Knochen aufweisen, jedoch auch gezielt im Körper abgebaut werden können. Besonders vielversprechend erwiesen sich dabei zyklische Borsäureester, die nicht nur in großem Maßstab einfach zu produzieren sind, sondern auch signifikant geringere Zelltoxizität aufweisen als die derzeit gängigen Monomere. Die aus diesen Bausteinen hergestellten Materialien zeigten hervorragende mechanische Eigenschaften, die denen von natürlichem Knochengewebe entsprechen – ein entscheidender Faktor, um während der Heilung eine stabile Stützfunktion zu gewährleisten.

Zusätzlich überzeugten diese Materialien durch eine gute Abbaubarkeit mittels Oberflächenerosion, einem für die Knochenregeneration wesentlichen Prozess. In Kombination mit nicht-abbaubaren Monomeren erzielte Sinawehl zudem eine Feinjustierung der Abbaueigenschaften, um für jede_n Patient_in und jeden Bruch maßgeschneiderte Lösungen anbieten zu können. Erste in vivo Studien bestätigten das enorme Potenzial dieser Materialien, sowohl in Bezug auf ihre Biokompatibilität als auch auf ihren Abbau. Zuletzt bewiesen Teststrukturen, die mittels 3D-Druck hergestellt wurden, die Anwendbarkeit dieses Ansatzes für die Herstellung biokompatibler und bioabbaubarer Knochenersatzmaterialien.

„Unsere Forschung führte zu neuartigen Materialien, die Knochenfestigkeit mit schneller, biokompatibler Abbaubarkeit kombinieren und so die Heilung effektiv unterstützen“, resümiert Lisa Sinawehl. Zukünftig sind daher weitere Untersuchungen mit spaltbaren Monomeren sowie vertiefte in vivo Studien vorgesehen.

Lisa Sinawehl

Lisa Sinawehl studierte Technische Chemie an der TU Wien. Im Anschluss an ihr Studium arbeitete sie von 2020 bis 2023 als Projektassistentin im Christian Doppler Labor für Fortschrittliche Polymere für Biomaterialien und den 3D Druck von Prof. Stefan Baudis, in enger Kooperation mit den Industriepartnern Trauma Care Consult GmbH, Lithoz GmbH und KLS Martin Group. In Kooperation mit der Forschungsgruppe „Polymerchemie und Technologie“ promovierte Sinawehl 2023 über die Rolle kleiner Moleküle zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften und dem Abbau von Photopolymeren. Seit August 2024 arbeitet sie in der Forschungs- und Entwicklungsabteilung bei Incus GmbH, einem erfolgreichen 3D-Druck Spin-off der TU Wien.

Über den Resselpreis

Der Resselpreis, der einmal jährlich vom Rektorat der TU Wien vergeben wird, zeichnet Dissertationsprojekte aus, die in einem direkten Zusammenhang mit interdisziplinärer Drittmittelforschung stehen und in Kooperationsprojekten mit Unternehmen als Forschungspartner durchgeführt wurden. Er ist mit 13.000 Euro dotiert.

Rückfragehinweis

Dr. Lisa Sinawehl
lisa.sinawehl@tuwien.ac.at

Aussenderin:

Sarah Link, M.A.
PR und Marketing
Technische Universität Wien
+43 664 605882412
sarah.link@tuwien.ac.at