Polymere: Anisotrope Faserverbundwerkstoffe, Natürliche Polymer, Gewebekleber und Resorbierbare Polymere

Question 1

Erläutern Sie die Funktion von Faser und Matrix in FVWs!

Question 2

Nennen Sie mindestens zwei in der Medizintechnik übliche Matrixwerkstoffe!

Question 3

Vergleichen Sie die statische Zugfestigkeit von medizinisch üblichem PEEK, Stahl,
Titanlegierung und Kurzfaserverstärktem sowie quasiisotrop laminatverstärktem PEEK!

Question 4

Erläutern Sie anhand von Bespielen inwieweit die Berechenbarkeit der mechanischen
Eigenschaften auf der einen und geringe Herstellzeiten pro Teil auf der anderen Seite bei der
Herstellung von FVW-Bauteilen besonderes Augenmerk erfordern.

Question 5

Nennen Sie natürlich vorkommende Polymere!

Question 6

Nennen Sie vier natürliche im menschlichen Körper vorkommende Strukturpolymere
und Beispiele für die anatomische Lokalisation in denen diese zu finden sind.

Question 7

Erläutern Sie (ggf. anhand einer Skizze) die extrazelluläre Bildung von Kollagenfibrillen
und Kollagenfasern!

Question 8

Wie wird medizinisch nutzbares Kollagen gewonnen?

Question 9

Woraus wird Kollagen hergestellt? Nennen Sie mindestens zwei verschiedene
Anwendungen von Kollagenprodukten!

Question 10

Nennen Sie mindestens vier verschiedene Anwendungsformen für Kollagenprodukte
und deren Anwendungen mit je einem Beispiel!

Question 11

Wieviele bekannte Kollagentypen gibt es? Gruppieren Sie diese (ggf. mit
Doppelnennung) nach Ihrem Vorkommen in
a) Knorpel
b) Blutgefässen
c) Knochen
d) Sehnen und Bänder
e) Haut
f) sonstige

Question 12

Beschreiben Sie ein Verfahren zur Herstellung von Kollagenschwämmen mit gerichteten
offenen Porenstrukturen. Warum ist diese Eigenschaft wichtig?

Question 13

Was ist kein Vorteil von Gewebekleber?
a) Ist durchsichtig
b) Sehr kleine Narben
c) Keine Fäden ziehen
d) Direkte Blutstillung

Question 14

Erläutern Sie spezifische Anforderungen an biodegradierbare Polymere!

Question 15

Nennen Sie die beiden wichtigsten biodegradierbaren Polyester einschließlich
chemischer Struktur!

Question 16

Vergleichen Sie die typischen Degradationszeiten von Polymeren bei gleichen
Bauteilgeometrien. Was folgt hieraus für die Anwendungen?

Question 17

Nennen Sie vier Anwendungsgebiete von biodegradierbaren Polymeren!

Question 18

Erläutern Sie die drei wesentlichen Degradationsmechanismen und durch welche diese
induziert werden!
a) Welcher Degradationsmechanismus findet nur an der Oberfläche statt?
b) Welcher Degradationsmechanismus findet vor allem bei natürlichen Polymeren statt?
c) Welcher Degradationsmechanismus entspricht umgekehrter Polykondensation?

Question 19

Wieso spielt die spezifische Oberfläche bei der Enzymatischen-Degradation eine
größere Rolle als bei der Hydrolytischen-Degradation?

Question 20

Nennen und erläutern Sie die Abhängigkeit der mechanischen Eigenschaften von PLA,
PGA und PGA/PLA-Copolymeren!

Question 21

Beantworten Sie die Teilaufgaben zu biodegradierbaren Kunststoffen.
a) Nennen und erläutern Sie mindestens drei Problempunkte bei der Verwendung von PLA!
b) Nennen Sie den wesentlichen Degradationsmechanismus von PLA und PGA! Welcher der
beiden Werkstoffe degradiert schneller in körperlicher Umgebung?

Question 22

Beantworten Sie die Teilaufgaben zu biodegradierbaren Kunststoffen.
a) Wofür steht PLA? Nennen Sie einen weiteren biodegradierbaren Polyester!
b) Nennen und erläutern Sie mindestens zwei Problempunkte von PLA als Biomaterial!
c) Von welchen Faktoren sind die mechanischen Eigenschaften von PLA und PLA-
Copolymeren abhängig?

Question 23

Inwiefern stellen die kristallinen Bestandteile von Polylactidbauteilen ein Problem
hinsichtlich der Biokompatibilität dar?

Question 24

Wodurch kommt es bei der Degradation von PLA-Bauteilen zu schlagartigen starken
pH-Wertverschiebungen und hierdurch induzierten Entzündungsreaktionen? Erläutern Sie
auch Lösungsansätze!

Question 25

Inwieweit kann eine Spritzgußverarbeitung von nPLA problematisch sein?

Question 26

Welches Sterilisationsverfahren würden Sie für die Sterilisation von PLA-Bauteilen
definitiv ausschließen und warum? Welches Verfahren schlagen Sie vor? Ist dies gänzlich
unproblematisch? Begründung!

Question 27

Skizzieren Sie in ein Diagramm qualitativ und begründen Sie den optimalen zeitlichen
Verlauf der Knochenheilung und Belastungsfähigkeit des Knochens, der Belastungsfähigkeit
der degradierbaren Osteosyntheseplatte und das Volumens/der Masse der Platte! Erläutern
Sie die Verläufe!

Question 28

Skizzieren Sie den Massenverlust einer degradierbaren Osteosyntheseplatte aus
Polylactid und die Veränderung der mechanischen Eigenschaften sowohl von der Platte als
auch vom Knochen!
x- Achse Monate und y-Achse Prozent der Eigenschaft.