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Mar 16, 2023

WL Gore markiert ein halbes Jahrhundert bahnbrechendes Material

NEWARK – Jedes Haus in Amerika verfügt wahrscheinlich über irgendeine Form des erweiterten Wahrzeichens

NEWARK – Jedes Haus in Amerika verfügt wahrscheinlich über irgendeine Form des bahnbrechenden expandierten Polytetrafluorethylens, besser bekannt unter seinen Initialen ePTFE, hergestellt von WL Gore & Associates, aber das Mehrzweckmaterial entstand diesen Monat vor 50 Jahren aus einem Zufall.

Am 28. Oktober 1969 entdeckte Bob Gore, Sohn der WL Gore & Associates-Gründer Wilbert und Genevieve Gore, ePTFE, das die Produktpalette des Unternehmens im wahrsten Sinne des Wortes dramatisch erweitern sollte.

William „Bill“ Gore, ein DuPont-Chemieingenieur, der davon überzeugt war, dass das PTFE des Unternehmens lukrative Verwendung in Computern haben könnte, gab seinen Job auf und gründete 1958 mit seiner Frau im Keller seines Hauses WL Gore & Associates Mit PTFE isolierte Flachbandkabel wurden zu einem Segen für die aufstrebende Computerbranche und das Unternehmen expandierte innerhalb eines Jahrzehnts international.

Bob versuchte, einen Großauftrag für das günstigere PTFE-Band zu erfüllen, und dachte, dass das Material durch Erhitzen gedehnt werden könne, um mit weniger Material mehr Produkt zu erhalten. Trotz wiederholter Versuche, das Material zu dehnen, gelang es ihm jedoch nicht, seine Idee in die Tat umzusetzen.

Bob Gore, ehemaliger Präsident und Vorsitzender von WL Gore & Associates, stellt die Entdeckung von expandiertem Polytetrafluorethylen (ePTFE) nach. | Foto c/o WL Gore & Associates

Eines Nachts im Labor frustriert und kurz davor, die Idee aufzugeben, riss er das Material und es dehnte sich unerwartet über die gesamte Länge seiner Flügelspannweite aus, während es seinen ursprünglichen Durchmesser beibehielt.

Bob erkannte, dass die plötzliche Kraft in Kombination mit der hohen Temperatur Luft in die Struktur des PTFE einschloss, wodurch es sich exponentiell ausdehnen konnte. Dieses neue Material, bekannt als ePTFE, war stärker und poröser und hatte eine einzigartige Mikrostruktur – und es wurde schnell zum Grundstein für Gores Geschäft und gelangte innerhalb eines Jahres auf den kommerziellen Markt.

„Es ist 50 Jahre her, dass Bob Gore diese neuen Eigenschaften entdeckte und damit die Reihe der ePTFE-Innovationen einleitete, die wir heute kennen und heute fortsetzen“, sagte Jason Field, Präsident und CEO von WL Gore & Associates, in einer Erklärung. „Der enorme Einfluss, den ePTFE weiterhin hat, nicht nur auf Gore als Unternehmen, sondern auf Tausende anderer Erfindungen in verschiedenen Branchen, ist wirklich revolutionär und äußerst vorteilhaft.“

Heute findet sich das Material in Alltagsgegenständen wie Dell-Computern, Zahnseide und Gitarrensaiten sowie in lebensrettenden Geräten wie Nähten und Gefäßtransplantaten. Es findet sich in Datenübertragungskabeln auf der Internationalen Raumstation und in den Gore-Tex-Mänteln, die viele im Regen abnutzen. Nach Angaben des Unternehmens wird das ursprüngliche ePTFE-Patent häufiger zitiert als das Patent für GPS-Technologie oder Tintenstrahldruck für neue Technologien, die heute entwickelt werden.

Während ePTFE in den ersten 50 Jahren weitgehend utilitaristische Bedürfnisse erfüllte, könnte das nächste halbe Jahrhundert von einigen aufregenden Fortschritten in neuen Bereichen geprägt sein.

Dr. Esen Akpek, Professorin für Augenheilkunde an der Johns Hopkins University in Baltimore, hat ePTFE in ihre Forschung für eine bessere künstliche Hornhaut oder die äußere Augenschicht einbezogen.

Während Hornhauttransplantationen in Amerika eine ziemliche Routine sind und jedes Jahr Zehntausende durchgeführt werden, gibt es sie in Übersee, insbesondere in Ländern der Dritten Welt, nicht. Tatsächlich ergab eine 2016 in JAMA Ophthalmology veröffentlichte Studie, dass von 70 Menschen weltweit, die eine Hornhauttransplantation benötigten, nur einer die erforderliche Operation erhalten würde.

Akpek erklärte, dass die größte Herausforderung bei Hornhauttransplantationen die geringe Anzahl von Hornhautbanken im Ausland, die Schwierigkeit bei der Lagerung und dem Transport des verderblichen Materials und das Fehlen von Transportsystemen sei, um Patienten, Chirurgen und die Spenderhornhaut zusammenzubringen.

Gore hat diesen Prototyp einer künstlichen Hornhaut, die teilweise ePTFE enthält, für die Forschung eines Professors für Augenheilkunde an der Johns Hopkins University entwickelt.

„Selbst in Hornhautbanken sind Hornhäute sehr verderblich und halten nur bis zu fünf Tage“, fügte sie hinzu. „Darüber hinaus dauert es in der Regel etwa zwei Tage, bis die erforderlichen Genehmigungen von der Familie eines Verstorbenen und die erforderlichen serologischen Ergebnisse vorliegen. In den meisten Fällen bleibt Ihnen also nur ein Zeitfenster von drei Tagen.“

Angesichts dieser Herausforderungen suchten Augenärzte schon lange nach einer künstlichen Hornhaut, die kristallklar, wasserdicht und keimdicht sei und an die Hornhaut des Empfängers genäht werden könne, sagte Akpek.

Obwohl sie sich seit Jahren auf Hornhauttransplantationen spezialisiert und eine Vielzahl anderer künstlicher Materialien getestet hat, hatte keines jemals die vielen heiklen Anforderungen ihrer Arbeit erfüllt – bis Gore-Ingenieure vor etwa vier Jahren zu ihr kamen. Ihr Prototyp war eine Mischung aus ePFTE und einem Fluorkohlenwasserstoff, die den Anforderungen von Akpek entsprach.

„Ich denke, das Gore-Material ist etwas Besonderes, weil es all diese Eigenschaften bietet, aber auch stark und flexibel“, sagte sie. „Die Ingenieure sind auch in der Lage, das Material zu brechen, was zur Korrektur von Sehstörungen ohne Brille oder Kontaktlinsen erforderlich ist.“

In den letzten zwei Jahren hat Akpek mit Gore-Ingenieuren zusammengearbeitet, um die künstliche Hornhaut im Rahmen von Versuchsoperationen an Kaninchen zu verfeinern – und die Ergebnisse seien sehr ermutigend gewesen, sagte sie. Die Hornhäute wurden von den Tieren weder abgestoßen, noch zeigten sie Anzeichen eines Glaukoms, einer weiteren typischen Nebenwirkung einer Transplantation.

Akpek hofft, in den nächsten Jahren mit Versuchen am Menschen beginnen zu können.

„Ich denke, wir haben mit Gores Material die richtige Lösung gefunden“, sagte sie.

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