MÜLLER Matrix-Polarimetrie zur kontaktlosen und zerstörungsfreien Ausrichtungsanalyse in elektrogesponnenen Faservliesen

Da die natürliche Regeneration chronischer Sehnenrupturen und die etablierten chirurgischen Interventionen unzureichende Ergebnisse liefern, ist der Bedarf an alternativen Therapieformen gestiegen. Im Rahmen des Tissue Engineerings (TE) wird bei der Nachbildung des Sehnen- Knochen-Übergangs eine Kombination von Fasern mit unterschiedlichen Ausrichtungen benötigt. Der Großteil der etablierten Verfahren zur Ausrichtungsanalyse ist auf die Oberfläche der Proben beschränkt, bedingt eine irreversible Veränderung und ist zeitaufwändig. Im Rahmen dieser Arbeit wird daher das Potenzial der MÜLLER Matrix (MM)-Polarimetrie zur kontaktlosen und zerstörungsfreien Analyse der Faserausrichtung in elektrogesponnenen Vliesen weiterführend untersucht. Die daraus abgeleiteten Fragestellungen beschäftigen sich mit der Quantifizierung des Zusammenhangs zwischen der Oberflächengeschwindigkeit des Kollektors und der Ausrichtung der Fasern sowie der Ausrichtungsänderung unter Last im physiologisch relevanten Dehnungsbereich. Hierzu werden ausrichtungssensitive MM-Einträge und -Kennwerte identifiziert sowie der beschriebene Zusammenhang weiterführend untersucht. Anschließend wird das entwickelte MM-Messsystem in einen Zeitstandversuch integriert und das Verhalten elektrogesponnener Fasern unter Last betrachtet. Die beschriebene Anwendung sowie die erzielten Ergebnisse sind von hoher Relevanz für das muskuloskelettale TE.
Due to poor outcomes of natural healing and surgical interventions for chronic tendon ruptures, the demand for alternative forms of therapy has increased. In the context of Tissue Engineering (TE), fibres with different alignment are used to mimic the tendon-bone-junction. The majority of the documented methods for analysis of alignment are limited to the surface and cause irreversible alterations of the sample. This work explores the potential of MUELLER Matrix (MM)-Polarimetry for contactless and non-destructive alignment analysis of electrospun fibre mats. The main topics are the quantification of the relation between relative collector velocity and fibre alignment and changes in alignment under load, within the physiologically relevant range. First, alignment-sensitive MM-entries and -characteristics will be identified and the aforementioned relation investigated. Secondly, the developed measurement system is integrated in a creep test setup and the behaviour of electrospun fibres under load will be examined. The described application and the reported results bear significant relevance for musculoskeletal TE.