Resorbierbare Osteosynthesematerialien machen einen Zweiteingriff zur Metallentfernung überflüssig. Anfängliche Probleme in den 1980er Jahren ließen aber Zweifel an der mechanischen Belastbarkeit und tatsächlichen Resorbierbarkeit aufkommen. Auf der Basis materialwissenschaftlicher Grundlagenuntersuchungen wurde eine prospektive, randomisierte, bizentrische, zweiarmige, primär kontrollierte, klinische Prüfung einer resorbierbaren Positionsschraube (Isosorb™-Mandibularschraube) zur Osteosynthese nach bisagittaler Unterkieferspaltung im Vergleich mit Titanschrauben durchgeführt. 66 Patienten mit isolierter mandibulärer Dysgnathie wurden in die Studie aufgenommen und 1:1 randomisiert. Klinische Nachuntersuchungen erfolgten nach einem standardisierten Studienprotokoll im 1., 2. und 6. Monat, sowie im 1. und 2. Jahr nach der Operation. Für die vorliegende Arbeit wurden die Protokolle der klinischen Prüfung retrospektiv analysiert und das Patientenkollektiv wurde abschließend nach einem standardisierten Untersuchungsprotokoll nachuntersucht, um die Langzeitergebnisse der Behandlung in den Untersuchungsgruppen zu erfassen. Der funktionelle Zustand des stomatognathen Systems wurde über den Helkimo-Index bestimmt und die Behandlungsstabilität über klinische Okklusions- und kephalometrische FRS-Analysen objektiviert. Der Reossifizierungsgrad der Bohrlochartefakte wurde in beiden Gruppen radiologisch beurteilt, wodurch in der Gruppe der Polylactidschraube auf dessen Resorptionsverhalten geschlossen wurde. Abschließend wurden die Patienten anhand eines Fragebogens zur subjektiven Beurteilung der Behandlung befragt. 54% (34/66) des Patientenkollektivs konnten über einen Zeitraum von 8 Jahren nachverfolgt werden. Hinsichtlich des verwendeten Osteosynthesematerials ließen sich statistisch keine Unterschiede im Operationsergebnis und in der postoperativen Behandlungsstabilität zeigen. Im Verlauf der Studie wurden keine Komplikationen aufgefunden, die im Zusammenhang mit dem verwendeten Osteosynthesematerial standen. In der Prüfgruppe verlängerte sich die Operationszeit signifikant um 36 min gegenüber der Kontrollgruppe. Im postoperativen Verlauf der Studie traten keine Komplikationen auf, die im Zusammenhang mit dem verwendeten Osteosynthesematerial standen. Fremdkörperreaktionen wurden in keinem Fall beobachtet. Die häufigste unerwünschte Folgeerscheinung war bei 8 Patienten in der Prüf- und 6 Patienten in der Kontrollgruppe eine objektivierbare Hypästhesie des N. alveolaris inferior. In der Prüfgruppe kam es als Zeichen der Resorption zu einem signifikanten Anstieg des Reossifizierungsgrades der implantattragenden Bohrlochdefekte nach dem zweiten postoperativen Jahr. Jedoch waren auch 8 Jahre postoperativ 47% (53/112) der Bohrlochartefakte noch nachweisbar. In der Gruppe der Titanschrauben waren von insgesamt 102 Bohrlochdefekten bis zum Abschluss der Studie ebenfalls noch 41% der ehemaligen Schraubenpositionen zu identifizieren, obwohl die Schrauben bei allen Patienten nach 6 Monaten entfernt worden waren. 79% der Patienten beurteilten die Behandlung als positiv, wobei die Zufriedenheit der Patienten nicht vom verwendeten Osteosynthesematerial abhing, sondern vielmehr vom Langzeitergebnis und dem etwaigen Beschwerdebild. Im Rahmen der Studie erwies sich die resorbierbare Positionsschraube bei der sagittalen Spaltung des Unterkiefers im Vergleich zur konventionellen Titan-osteosynthese als gleichwertig hinsichtlich der Langzeitstabilität des Operationsergebnisses und der Akzeptanz der Patienten. Damit stellt das verwendete biodegradierbare Osteosynthesematerial eine sinnvolle Alternative zur konventionellen Titanosteosynthese dar. Aus den radiologischen Befunden läßt sich die Resorption der Polylactidschraube und die knöcherne Ausheilung als sehr wahrscheinlich annehmen, jedoch in Ermangelung einer Histologie nicht beweisen.

Intraperitoneal adhesions are fibrous bands that connect tissues in the peritoneal cavity that are usually separated. These adhesions form as a consequence of trauma, inflammation or surgical interventions and often result in severe consequences such as chronic pain, small bowel obstructions or female infertility. The aim of this thesis was to develop a synthetic barrier device for adhesion prevention made of modified poly(lactide) [PLA]. Solid PLA films (SurgiWrap®) are already successfully in clinical use due to the good biocompatibility and the biodegradability of the material resulting in non-toxic degradation products since lactic acid is naturally part of the metabolic circles of the human body. Considering the brittleness and stiffness of the films, the long degradation time of several months as well as the need for suturing, there is potential for optimization. Through a copolymerization with the hydrophilic poly(ethylene glycol) [PEG], a reduction of the degradation time was intendend. Moreover, the copolymerization should also lead to an improvement of the mechanical properties of the films since PEG acts as plasticizer for PLA. Linear PLA-PEG-PLA triblock copolymers as well as star-shaped PEG-PLA copolymers were synthesized via standard ring opening polymerization to tailor the barrier properties. Besides solid films, solution electrospun meshes from PLA and the synthesized PEG-PLA copolymers were investigated for a potential application as well. Since suturing of a barrier additionally induces adhesion formation, alginate coated membranes were prepared in order to achieve self-adhesiveness. With the intention to reduce infections and consequently inflammation, electrospun meshes and solvent cast films were loaded with the antibacterial drug triclosan and drug release as well as antibacterial efficacy was investigated. Mechanical tests confirmed that through the variation of the PEG content and branching the mechanical properties can be tailored and are in good accordance with the glass transition temperatures [Tg] of the polymers. Consequently, potentially adequate mechanical properties for surgical handling as well as for the performance within the patient’s body were successfully achieved. Degradation studies revealed that the degradation time was significantly shorter for PEG-PLA membranes than for PLA films and with an appropriate PEG content could be adjusted to the intended time frame. Cell adhesion and viability tests confirmed the non-toxicity of the clinically used PLA films as well as of PEG-PLA films and meshes. With a bioadhesion test the benefit of an alginate coated side towards the pure PLA film concerning self-adhesiveness was successfully demonstrated. Moreover, optical evaluations and a T-peel test of different alginate coated PLA films showed that the cohesion between the chemically different layers was distinctly enhanced by the use of an appropriate PEG-PLA mesh as intermediate cohesion promoting layer. In in vitro release studies with triclosan loaded films a higher release was determined for PEG-PLA than for PLA films. In agar diffusion tests a higher and longer inhibition of staphylococcus aureus growth was observed confirming the release results. Moreover, drug loaded meshes (especially drug loaded after electrospinning) showed enhanced and elongated bacterial inhibition in comparison to films. / Intraperitoneale Adhäsionen sind fibröse Bänder, die Gewebe in der Peritonealhöhle miteinander verbinden, die normalerweise voneinander getrennt sind. Diese Adhäsionen entstehen als Folge von Trauma, Entzündung oder chirurgischen Eingriffen und bringen oft schwerwiegende Folgen mit sich wie chronische Schmerzen, Dünndarmobstruktionen oder Unfruchtbarkeit bei Frauen. Ziel dieser Arbeit war es, synthetische Barrieren aus modifiziertem Poly(laktid) [PLA] für die Adhäsionsprävention zu entwickeln. PLA-Filme (SurgiWrap®) werden bereits erfolgreich klinisch eingesetzt aufgrund der guten Biokompatibilität und der Bioabbaubarkeit des Materials mit seinen ungiftigen Abbauprodukten, da Milchsäure natürlicher Bestandteil der metabolischen Zyklen im menschlichen Körper ist. Betrachtet man jedoch die Sprödigkeit und Steifigkeit der Filme, die lange Abbauzeit von mehreren Monaten sowie die Notwendigkeit des Annähens, erkennt man noch Verbesserungspotential. Durch eine Copolymerisation mit hydrophilem Poly(ethylen glykol) [PEG] wurde eine Reduktion der Abbauzeit angestrebt. Zusätzlich sollte die Copolymerisation zu einer Verbesserung der mechanischen Eigenschaften der Filme führen, da PEG als Weichmacher von PLA dient. Lineare PLA-PEG-PLA-Triblock-Copolymere sowie sternförmige PEG-PLA-Copolymere wurden über eine Standard-Ringöffnungspolymerisation synthetisiert um die Barriereeigenschaften maßzuschneidern. Neben massiven Filmen wurden aus der Lösung elektrogesponnene Vliese aus PLA und den synthetisierten PEG-PLA-Copolymeren für eine potentielle Anwendung untersucht. Da das Annähen einer Barriere zusätzlich Adhäsionsbildung hervorruft, wurden mit Alginat beschichtete Membranen hergestellt um eine Selbsthaftung zu erreichen. Mit der Intention, Infektionen und damit Entzündungen zu reduzieren, wurden elektrogesponnene Vliese und aus der Lösung gegossene Filme mit dem antibakteriellen Arzneistoff Triclosan beladen und die Freisetzung sowie die antibakterielle Wirksamkeit untersucht. Mechanische Tests bestätigten, dass mit der Variation von PEG-Gehalt und Verzweigung die mechanischen Eigenschaften zugeschnitten werden können und gut mit den Glasübergangstemperaturen der Polymere in Einklang stehen. Folglich konnten potentiell passende mechanische Eigenschaften für die chirurgische Handhabung sowie für das Verhalten im Körper des Patienten erfolgreich erreicht werden. Abbaustudien zeigten, dass die Abbauzeit von PEG-PLA-Membranen signifikant kürzer war als von PLA-Filmen und mit geeignetem PEG-Gehalt erfolgreich auf den erzielten Zeitraum hin angepasst werden konnte. Zelladhäsion und Zellviabilitätstests bestätigten die Ungiftigkeit der klinisch eingesetzten PLA-Filme sowie der PEG-PLA-Filme und –Vliese. Mit einem Bioadhäsionstest konnte der Nutzen einer Alginatbeschichtung gegenüber einem reinen PLA-Film bezüglich einer Selbsthaftung erfolgreich gezeigt werden. Außerdem ergaben visuelle Begutachtungen und ein T-Peeltest von verschiedenen mit Alginat beschichteten PLA-Filmen, dass die Kohäsion zwischen den chemisch unterschiedlichen Schichten durch den Einsatz eines geeigneten PEG-PLA-Vlieses als kohäsionsfördernde Zwischenschicht deutlich verstärkt wurde. In in vitro Freisetzungsstudien mit Triclosan-beladenen Filmen wurde eine höhere Freisetzung für PEG-PLA- als für PLA-Filme bestimmt. In Agardiffusionstests wurde eine höhere und längere Wachstumshemmung von Staphylococcus aureus beobachtet, was die Freisetzungsergebnisse bestätigt. Weiterhin zeigten Arzneistoff-beladene Vliese (insbesondere mit Arzneistoffbeladung nach dem Elektrospinning) eine verstärkte und verlängerte bakterielle Inhibition im Vergleich zu Filmen.

In der vorliegenden Dissertationsarbeit wird auf die Thematik der Entwicklung von Polymerwerkstoffen, basierend auf vollständig natürlichen Resourcen, eingegangen. Die vorliegende Lösung beruht auf der Compoundierung von Polylactid mit unterschiedlich modifizierten Vanillin. Ziel war es, flammschutzwirkende Komponenten einzubringen und die Abhängigkeiten zwischen Zusammensetzung und Eigenschaften aufzuklären. Dem liegt die Absicht zugrunde, optimale Werkstoffe zur Verfügung zu stellen, die sich durch deutlich verbesserte flammhemmende und mechanische bzw. thermo-mechanische Eigenschaften auszeichnen. Die erzeugten modifizierten Vanillin-Derivate sowie deren Composite wurden hinsichtlich der physikalischen und chemischen Struktur mittels REM, EDX, FTIR, NMR, DSC, TGA, SEC und Zugversuch charakterisiert. Zur Bestimmung der flammwidrigen Eigenschaften wurden UL-94 V, LOI und CCT durchgeführt. Es hat sich gezeigt, dass System aus PLA und einem Vanillin-Phosphorsäure-Ester in Bezug auf werkstofflichen Eigenschaften insgesamt die optimale Leistung aufwies. Die Materialen ergaben eine verbesserte Zähigkeit und erheblich erhöht flammwidrige Eigenschaften. In einem weiteren Schritt wurden MMT und APP, zwei kommerzielle Flammschutzmittel, mit dem PLA/VP System kombiniert. Die daraus abgeleiteten Resultate bewiesen eine synergistische Wirkung zwischen VP und MMT bzw. APP und führten zu besseren Brandklassen bei LOI und UL-94 Brandtests. / The present work demonstrates the development of fully bio-based polymeric composites. It was realized by the compounding of poly(lactic acid) and differently modified vanillin. The aim of this work was to introduce flame retardant components into PLA and to study the flame retardant mechanism. The intention of this approach is the preparation of optimized PLA composites with significantly improved flame retardant, mechanical as well as thermo-mechanical properties. The modified vanillin and the PLA composites based on those vanillin derivatives were characterized by means of SEM, EDX, FTIR, NMR, DSC, TGA, SEC and tensile test for their physical and chemical structures. UL-94 V, LOI and CCT were carried out to determine the corresponding flame retardant properties. The results showed that, the PLA/VP system represented the best overall performance. The PLA/VP composite exhibited increased toughness and significantly improved flame retardancy. In addition, two commercialized flame retardants, MMT and APP, were introduced into the PLA/VP system, respectively. It was suggested that there were synergic effects between VP and MMT as well as APP. The combined used flame retardants resulted in an improved classification in UL-94 and LOI tests.