Diese Arbeit wertet 11 repräsentative Studien aus, die zwischen 2007 und 2026 veröffentlicht wurden und Arbeiten von Teams aus China, der Türkei, Südkorea, Russland und anderen Regionen umfassen, und stellt sie in einem narrativen Überblick dar. Die Inhalte wurden von TONGLI auf der Grundlage der Originalpublikationen eigenständig zusammengefasst; die jeweiligen Studienphasen sind im Text gekennzeichnet, und die Forschungsergebnisse verbleiben bei den jeweiligen Originalautoren.
01Welche Probleme müssen bei Membranen zur postoperativen Adhäsionsprophylaxe gelöst werden?
Membranen zur postoperativen Adhäsionsprophylaxe werden üblicherweise als temporäre Barriere konzipiert, um unerwünschte Verbindungen zwischen benachbarten Geweben während der Reparatur geschädigter Gewebe zu reduzieren. Das Material muss die Zielregion abdecken und sich gleichzeitig an Körperflüssigkeiten, Gewebebewegungen und den Abbau anpassen. Für Forschende und Entwickler ist zunächst zu klären, wo die Membran platziert wird, welchen Kontaktzustand sie beibehalten soll und welche physiologische Funktion geschützt werden soll.2,5,6,7
| Anwendungsbereiche | Schwerpunkte der Materialkonzeption | Bewertungsschwerpunkte in der Literatur |
|---|---|---|
| Adhäsionsmembranen in der Bauchhöhle | Anpassung im feuchten Zustand, vollständige Abdeckung, Abbau und Dauer der Barrierefunktion | Ausmaß und Grad der Adhäsion, Gewebereaktion 2,4,7 |
| Adhäsionsmembranen für Sehnen | Umhüllung und Gleiten, dimensionsstabile Leistung im feuchten Zustand, Bewegungsspielraum an der Reparaturstelle | Sehnengleiten, Gelenkbewegung, Reparaturfestigkeit 5,8 |
| Barriere am Perikard und auf der Herzoberfläche | Stabilität bei kontinuierlicher Bewegung, Fixierung oder Naht, Funktion beider Grenzflächen | Adhäsion, Gewebereaktion und Reparaturfunktion 6,11 |
Eine Frage, die bereits in der Konzeptionsphase unterschieden werden muss, lautet: Gerüste für die Zellkultur fördern häufig das Eindringen von Zellen in das Fasernetzwerk, während eine Barriere gegen Adhäsion unerwünschte Zellüberquerungen verhindern soll. Daher bedeutet eine feine Faserstruktur, eine hohe Porosität oder eine Ähnlichkeit mit der extrazellulären Matrix allein nicht, dass eine Membran für die Adhäsionsprophylaxe geeignet ist; es muss zudem geprüft werden, ob sie im feuchten Zustand eine wirksame Trennung aufrechterhalten kann.7,8
02Welche strukturellen Optionen bietet Elektrospinnen für Membranen zur postoperativen Adhäsionsprophylaxe?
Bestehende Studien verwenden Materialien wie Polycaprolacton (PCL), Polylactid-Coglykolsäure-Copolymer (PLGA) und Polylactid-Caprolacton-Copolymer (PLCL), um Fasergerüste herzustellen, die anschließend durch Mischen, Schichtung oder Oberflächenbehandlung hinsichtlich der Kontaktfläche zum Gewebe angepasst werden. Elektrospinnen kann dabei entweder zur Herstellung einer vollständigen Membran oder einer Schicht innerhalb einer Verbundmembran dienen, die als Stütze oder Barriere fungiert.1,4,6,10
Hydrophile Verbunde und Oberflächenbeschichtungen
Hyaluronsäure, Polyethylenglykol (PEG) und Polyvinylalkohol (PVA) werden eingesetzt, um die Benetzung und das zelluläre Anhaften an der Oberfläche zu steuern. Zu den Forschungsansätzen gehören die Einbindung hydrophiler Komponenten in die Fasern, die Herstellung zweischichtiger Membranen oder die Beschichtung von Fasergerüsten. Die damit verbundenen Konzeptionsfragen lauten: Erfüllen Membran nach der Veränderung der Oberflächeneigenschaften weiterhin die Anforderungen an Quellung, Komponentenauswaschung und Festigkeit im feuchten Zustand?2,4,10
Lokale Wirkstofffreisetzung und beidseitig funktionale Strukturen
Wirkstofftragende Fasern kombinieren physikalische Isolation mit lokaler Freisetzung; bei Membranen Janus mit unterschiedlichen Funktionen auf beiden Seiten wird versucht, eine Seite für die Fixierung oder Reparatur einzusetzen, während die andere Seite für geringe Adhäsion, Schmierung oder Isolation sorgt. Solche Strukturen ermöglichen eine funktionale Zuordnung des Materials entlang der jeweiligen Grenzfläche, erfordern jedoch eine weiterführende Prüfung der Freisetzung, der Verbindung zwischen den Schichten und der normalen Heilung.3,6,9,11
03Adhäsionsprophylaxemembranen im Abdominalraum: Von der Faserbarriere zum hydrophilen Verbund
Frühe Untersuchungen zu PCL-Fasermembranen und lokaler Freisetzung
Bölgen et al. setzten im Jahr 2007 elektrogesponnene Membranen PCL sowie mit antibakteriellen Arzneimitteln versetzte Membranen PCL in einem Rattenmodell für Bauchwandverletzungen ein und bewerteten die Adhäsion mittels makroskopischer und histologischer Beobachtungen. Diese Arbeit demonstrierte bereits früh das Konzept, eine Faserbarriere gleichzeitig als lokalen Wirkstoffträger einzusetzen.1
Zweischichtige Membranen und Verbundmembranen PEG/PLGA
Jiang et al. kombinierten im Jahr 2013 eine mit Hyaluronsäure versetzte Schicht PCL mit einer äußeren Schicht PCL zu einer zweischichtigen Membran und bewerteten diese in Rattenmodellen für Zökumabschürfungen und Bauchwandverletzungen. Beobachtungen an 14 postoperativen Tagen stützten ihre adhäsionsprophylaktische Wirkung. Die Materialkonzeption profitiert davon, dass Trägerschicht und hydrophile Funktionskomponenten separat angeordnet und anschließend die Gesamtbarriere bewertet werden können.2
Li et al. verglichen im Jahr 2017 weiter elektrogesponnene Membranen PEG/PLGA mit unterschiedlichen Anteilen von PEG. Die Studie untersuchte zugleich Struktur, Abbau und adhäsionsprophylaktische Wirkung im Rattenabdomen; die Formulierung mit 5% PEG erzielte unter den untersuchten Bedingungen die besten Gesamtergebnisse. Dies deutet darauf hin, dass hydrophile Komponenten gemeinsam mit dem Fasergerüst konzipiert werden müssen, da eine Erhöhung ihres Anteils nicht zwangsläufig zu besseren Gesamtleistungen führt.4
Wirkstofftragende Fasermembran EGCG
Shin et al. integrierten im Jahr 2014 Epigallocatechin-3-Gallat (EGCG) in Nanofasern PLGA und untersuchten die kontinuierliche Freisetzung, das antioxidative Verhalten sowie die adhäsionsprophylaktische Wirkung in einem Rattenmodell für das Peritoneum. Damit wurde die Forschungsfrage von der reinen Gewebetrennung auf die Regulierung lokaler Reaktionen ausgeweitet. Die genannten Studien zum Abdominalraum sind allesamt Tierstudien; sie eignen sich zum Verständnis der Materialkonzeption, dürfen jedoch nicht direkt als Belege für die Wirksamkeit beim Menschen herangezogen werden.3
04Adhäsionsprophylaxemembranen für Sehnen: Isolation und Gleiten in Einklang bringen
Fasermembranen um Sehnen müssen Narbenbildung durch exogene Einflüsse reduzieren, Gleitfähigkeit erhalten und eine normale Heilung ermöglichen. Eine Studie von Chen et al. aus dem Jahr 2019 untersuchte elektrogesponnene Polyurethanmembranen in einem Kaninchenmodell für die Reparatur von Beugesehnen. Dabei wurden Adhäsion, Gelenkbewegung, Sehnengleiten und mechanische Kennwerte bewertet. Die Bewertung erweiterte sich somit von zellulären Vorgängen an der Membranoberfläche auf die funktionelle Beweglichkeit; dieses Ergebnis bleibt einer tierexperimentellen Validierung vorbehalten.5
Die von Wang Mengjiao et al. 2024 berichtete Mehrkomponenten-Fasermembran aus Chitosan/PVA/PCL konzentriert sich auf die Krümmung im befeuchteten Zustand sowie auf die strukturelle und mechanische Stabilität und umfasst zelluläre Bewertungen mit Fibroblasten. Diese Material- und In-vitro-Studie zeigt, dass bei der Vorbereitung von Proben für die Sehnenumhüllung die Form- und Maßstabilität nach dem Befeuchten zusammen mit dem Erscheinungsbild im trockenen Zustand untersucht werden sollte.8
05Perikardiale Antiadhäsionsmembranen und Janus-Pflaster: Bewegung und Reparatur in Einklang bringen
Die von Jin et al. 2022 veröffentlichte Studie kombinierte PLCL-Nanofasern, PVA-Aerogel und Melatonin zu einer nähbaren Verbundmembran und beobachtete die Ergebnisse in einem Kaninchenmodell zur Rekonstruktion des Perikards bis zu 3 Monaten postoperativ. Die Studie bewertete Bedienbarkeit, Gewebereaktion und Antiadhäsionswirkung gemeinsam. Dies zeigt, dass eine Perikardbarriere sowohl der Fixierung als auch kontinuierlicher Bewegung standhalten muss, anstatt lediglich eine geringe Oberflächenhaftigkeit anzustreben.6
Beidseitig funktionale Membranen führen dieses Design weiter aus. Wang et al. berichteten 2024 in ACS Nano über ein Janus-Pflaster mit einer zwitterionischen Schmieroberfläche und einer Faserschicht, die Ceriumoxid enthält, und untersuchten es in Modellen für Hautverletzungen und Gebärmutterverletzungen bei Ratten. Die beiden Seiten übernehmen unterschiedliche Funktionen und bieten einen Ansatz, sowohl die Gewebereparation als auch die äußere Antiadhäsion zu berücksichtigen; die Ergebnisse lassen sich nicht direkt auf andere Operationsgebiete übertragen.9
Die von Lv et al. 2026 veröffentlichte Studie kombinierte eine bioadhäsive Schicht, die mitochondriale Wirkstoffabgabe und eine schmierende Elektrospinn-Außenschicht für die Reparatur und Antiadhäsionsprophylaxe in einem Rattenmodell des Myokardinfarkts. Dies verdeutlicht die Ausrichtung von Herzreparaturpflastern auf die Steuerung des Kontakts mit äußeren Geweben und gehört zur Forschung an Verbundmaterialien im Tierversuchsstadium.11
Ein weiteres Beispiel, das stärker auf die Kombination von Herstellungsprozessen abzielt, stammt von Badaraev et al. 2025: Auf einem elektrogesponnenen PLGA-Gerüst wurde eine PVA-Beschichtung aufgebracht, woraufhin Struktur, mechanische Eigenschaften und Zellanhaftung bewertet wurden. Diese Arbeit beschränkt sich auf das Material- und In-vitro-Stadium, zeigt jedoch, dass das Fasernetzwerk und die nachfolgende Beschichtung gemeinsam das endgültige Grenzflächeneigenschaften bestimmen können, ohne dass ein einzelner Prozess alle Funktionen übernehmen muss.10
06Welche Erkenntnisse liefern Humanstudien zu elektrogesponnenen Antiadhäsionsmembranen?
Die von Xu et al. 2022 veröffentlichte Arbeit untersuchte eine elektrogesponnene Membran aus PLGA und PLA-b-PEG. Neben Versuchen an Ratten und Schweinen berichtete sie auch über eine randomisierte Studie mit 150 Patienten aus 4 Zentren in China. In den ergänzenden Materialien wird vermerkt, dass die Patienten im Jahr 2011—2012 rekrutiert wurden. Die Studie wurde als einblindet, parallelgruppierte Kontrollstudie mit einer Kontrollgruppe ohne Antiadhäsionsprodukt durchgeführt.7
Die Autoren berichteten über eine kurzfristig reduzierte Adhäsionsinzidenz. Die primäre Bewertung der Adhäsionen erfolgte postoperativ nach 6—8 Wochen mittels Ultraschall und MRI; bei einigen qualifizierten Patienten wurde zusätzlich eine Laparoskopie durchgeführt. Die Gesamtbeobachtungszeit betrug 12 Wochen. Dies liefert Humanstudien-Evidenz für ein bestimmtes Material unter spezifischen chirurgischen Bedingungen. Daraus lassen sich jedoch weder Rückschlüsse auf eine Reduktion von langfristigen Darmobstruktionen, Reoperationen oder chronischen Schmerzen ziehen, noch kann daraus eine identische Leistungsfähigkeit aller elektrogesponnenen Membranen abgeleitet werden.7
07Von den Konzeptionen der Literatur zu reproduzierbaren Antiadhäsionsmembran-Proben
Zusammenfassend lässt sich die Entwicklung von Antiadhäsionsmembranen an drei Fragen orientieren: Kann die Membran im befeuchteten Zustand ihre Abdeckung beibehalten? Entspricht die Kontaktgrenzfläche zum Gewebe dem geplanten Zweck? Und ist die isolierende Wirkung mit der normalen Heilung vereinbar? Bezogen auf die Elektrospinn-Herstellung müssen Rezeptur, Fasernstruktur, Verbundschritte und Probenbewertung miteinander verknüpft werden.2,4,5,6,7,8,10
Zuerst die Probe definieren, dann die Gerätekonfiguration erörtern
Sollen die Materialrezepturen von PLGA- oder PCL-Membranen verglichen werden, sollten zunächst Probenabmessungen, Dicke oder Flächendichte, Fasermorphologie und Probenahmemethode festgelegt werden. Bei zweischichtigen oder Janus-Membranen müssen zudem die Aufgaben der einzelnen Schichten, die Absorptionsreihenfolge und die Nachbehandlung erläutert werden. Auf dieser Grundlage können Flüssigkeitszufuhr, Düse, Sammelverfahren und Umgebungsregelung diskutiert werden; erst dann erhält die Gerätekonfiguration einen konkreten Bezug zur Probe.
Membranbildung im trockenen Zustand und Anwendung im befeuchteten Zustand entlang desselben Validierungswegs betrachten
Neben der Untersuchung der Fasermorphologie sollten Proben je nach Verwendungszweck auch nach dem Befeuchten hinsichtlich Schrumpfung, Quellung, Festigkeit, Schichtbindung und Barriereintegrität bewertet werden. Lösungsmittelrückstände, Biokompatibilität, Auswirkungen der Sterilisation und Abbauverhalten gehören zur Validierung von Material und Produkt. Sie müssen anhand des jeweiligen Systems untersucht werden und können nicht durch Gerätparameter ersetzt werden.4,6,7,8,10
Bei der Hochskalierung der Herstellung vergleichbare Prozessdokumentationen beibehalten
Wenn die Probenfläche oder die Herstellungszeit zunimmt, können Chargen des Materials, der Zustand der Lösung, Flüssigkeitszufuhr, elektrisches Feld, Temperatur und Luftfeuchtigkeit, Sammelgeschwindigkeit sowie Nachbehandlung den Ergebnissen der Probenprüfung zugeordnet werden. Bei der kontinuierlichen Herstellung müssen die nutzbare Breite, die abgeschiedene Masse pro Flächeneinheit und die Chargenkonsistenz validiert werden. Ziel ist es, die im Labor festgelegten Strukturanforderungen stabil auf größere Abmessungen zu übertragen.
08Häufige Fragen bei der Materialentwicklung für Antiadhäsionsmembranen
Welches von PLGA und PCL eignet sich besser für die Herstellung von Antiadhäsionsmembranen?
In der Literatur gibt es für beide Beispiele, doch allein anhand des Polymernamens lässt sich die Eignung nicht beurteilen. Stattdessen müssen Spezifikation des Materials, Verbundkomponenten, Struktur im befeuchteten Zustand, Abbauvorgang und Anwendungsort gemeinsam berücksichtigt und anschließend durch entsprechende Tests verglichen werden.1,2,4,7
Benötigen Antiadhäsionsmembranen zwingend einen Wirkstoffträger?
Nicht unbedingt. Bestehende Studien untersuchten jeweils physikalische Barrieren, hydrophile Grenzflächen, wirkstoffbeladene Fasern sowie beidseitige Strukturen. Ob aktive Komponenten integriert werden, hängt von der zu lösenden Fragestellung ab sowie davon, ob die entsprechende Freisetzung und die biologische Validierung das Designziel unterstützen können.2,3,4,9,10
An welchem Schritt kann die Elektrospinn-Anlage beteiligt sein?
Sie kann an der Herstellung von Fasernetzwerken, Mischfasern oder geschichteten Fasernstrukturen beteiligt sein und auch mit Beschichtungs-, Trocknungs- und anderen Verbundprozessen verknüpft werden. Zunächst müssen die Gesamtstruktur der Membran und die Funktion der elektrogesponnenen Schicht festgelegt werden; erst danach können entsprechende Konfigurationen für Flüssigkeitszufuhr und Sammlung gewählt werden.2,6,10
Literaturverzeichnis
Im Folgenden sind die in diesem Text verwendeten Originalstudien aufgeführt. Die Interpretation der Studien bedeutet nicht, dass die Autoren, Forschungseinrichtungen oder TONGLI in einer Beschaffungs- oder Kooperationsbeziehung zu Geräten stehen. Die Literaturhinweise [9] und [11] wurden auf der Grundlage der Originalzusammenfassungen und bibliografischen Informationen zusammengestellt; die übrigen Literaturstellen wurden unter Einbeziehung der Volltexte überprüft.
Bibliografische Angaben bleiben für eine eindeutige Suche in der Originalsprache erhalten.
Bölgen N, Vargel I, Korkusuz P, et al. In vivo performance of antibiotic embedded electrospun PCL membranes for prevention of abdominal adhesions. Journal of Biomedical Materials Research Part B, 2007, 81(2):530–543.
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