Thiol-yne Derived Resins for 3D Printing of Biocompatible Structures

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenDissertation

Abstract

Die vorliegende Doktorarbeit beschäftigt sich mit der Synthese und Untersuchung von neuen Alkin- und Thiolmonomeren niedriger Zytotoxizität, sowie mit der Untersuchung der darauf basierenden Thiol-in Photopolymere. Zudem umfasst diese Arbeit die Synthese polymerisierbarer Photoinitiatoren, welche ein geringes Migrationsverhalten in thiol-basierenden Harzen aufweisen. Motivation dieser Forschung ist die Herstellung patientenspezifischer, biomedizinischer Produkte mittels lithographischer 3D-Druck-technologien. Im ersten Teil werden Alkinether und Alkincarbonate als niedrig-zytotoxische Alternativen zu kommerziellen (Meth)acrylaten vorgestellt. Es wird sowohl deren Synthese, deren Zytotoxizität als auch deren Photoreaktivität in Harzformulierungen in Kombination mit verschiedenen Thiolmonomeren beschrieben. Während sich die untersuchten Harze durch hohe Photoreaktivitäten und hohe Monomerumsätze auszeichnen, konnten Untersuchungen der Netzwerkeigenschaften mittels Dynamisch Mechanischer Analyse (DMA), Doppelquantum (DQ) Festkörper NMR Spektroskopie und Photorheologie zeigen, dass diese Photopolymere sehr homogene Netzwerkstrukturen aufweisen, die zu hervorragenden mechanischen Eigenschaften hinsichtlich Modul und Polymerzähigkeit führen. Es wurden außerdem verschieden Stabilisatoren untersucht, welche in der Lage sind die Lagerstabilität von Thiol-in Harzen deutlich zu steigern. Außerdem wird gezeigt, dass sich die Degradierbarkeit dieser Polymere durch den Einsatz unterschiedlicher Alkine und Thiole gezielt steuern lässt. In diesem Zusammenhang wird ein silizium-basierendes Thiol als nichtabbaubares Monomer vorgestellt. Neben geringeren Wasseraufnahmen führt dieses zusätzlich zu verbesserten mechanischen Eigenschaften der hergestellten Photopolymere. Durchgeführte 3D Druckexperimente zeigten, dass sich diese Alkinharze in einem DLP Prozess mit sehr hoher Genauigkeit drucken lassen. Im zweiten Teil dieser Doktorarbeit wird die Synthese und Charakterisierung neuer, alkin-funktionalisierter Typ-I Photoinitiatoren für den Einsatz in Thiol-en und Thiol-in Harzen beschrieben. Ziel war es, die Migration von Photoinitiatoren in biokompatiblen Photopolymeren deutlich zu reduzieren. Hierfür wurden zwei Photoinitiatoren hergestellt und deren Einfluss in den Harzen untersucht und diskutiert. Aufgrund der vielfältigen Eigenschaften der präsentierten Thiol-in Photopolymere (niedrige Zytotoxizität, hohe Photoreaktivität und Monomerumsätze, gute thermomechanische Eigenschaften und Schlagzähigkeiten, gute Druckeigenschaften), zeigen diese ein hohes Potential für den 3D Druck medizinischer Produkte.

Details

Titel in ÜbersetzungThiol-in Harze für den 3D-Druck biokompatibler Strukturen
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDr.mont.
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Griesser, Thomas, Beurteiler A (intern)
  • Gatterer, Karl, Beurteiler B (extern), Externe Person
StatusVeröffentlicht - 2016