Reibungsvorgänge nach dem Vorbild der Natur
Der menschliche Körper hat einen sehr komplexen Aufbau und besteht aus lebendem Gewebe mit einer Vielzahl von Schnittstellen. Tribologie, ein bislang technisches Gebiet, befasst sich im Zuge wissenschaftlichen Fortschritts nun auch mit Reibung, Verschleiß und Schmierung bei menschlichem Gewebe. Das Projekt TRIBO-SURFING (Bio-inspired tribological interfaces) entwickelte biomimetische (technische Imitation von lebendem Gewebe) Gesundheits- und Lifestyleprodukte, die mit dem menschlichen Körper interagieren. Da in der Natur bereits Systeme existieren, die Reibung reduzieren oder verstärken können, lassen sich daraus technische Lösungen ableiten und Reibungskontakte mit gleichen Funktionen entwickeln. Die Forscher untersuchten vier Konzepte im Zusammenhang mit der Entwicklung reibungsfreier Systeme: zum einen Biolubrikation bei Synovialgelenken bzw. kombinierte Effekte bei Gelenkknorpel und Synovialflüssigkeit, zum anderen tribologische Faktoren menschlicher Haut, Haftung von Zellen auf Biopolymermaterial sowie die von Schleimzellen und Mikroresten erzeugte Gleitwirkung auf der Haut von Amphibien. Ein weiterer Schwerpunkt war die Entwicklung von Reibungssystemen für medizinische Nadeln und Nahtmaterial. Vorbild waren hier Stachelschweinborsten mit mikroskopisch kleinen Widerhaken, die nach hinten gerichtet und aufgestellt werden können und mit Härchen besetzt sind, um leicht in das Gewebe hinein-, aber nicht hinausgleiten zu können. Untersucht wurde, wie sich nach diesen natürlichen Vorbildern neue Konzepte umweltfreundlicher Reibungskontakte mit höherer Funktionalität entwickeln lassen. TRIBO-SURFING entwickelte anhand der Daten Oberflächen und Grenzflächenschichten, um einerseits Reibung und Verschleiß von Gelenken, Gelenkimplantaten und medizinischen Nähten zu reduzieren, aber auch ein System mit reibungsintensiverer Wechselwirkung zwischen Wirbelkörpern und Knochenschrauben. Weiterhin erzeugten die Projektforscher künstliche Haut, deren mechanische, physikalische und chemische Eigenschaften der Reibungsleistung menschlicher Haut ähneln und sich für Wundverbände eignen.
Schlüsselbegriffe
Tribologie, Reibung, TRIBO-SURFING, Reibungskontakte, Bionik