Schonende Sterilisation von 3D-Bauelementen

Medizintechnik 11. 03. 2018
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Das Fraunhofer-Institut für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP, ein Anbieter von Forschung und Entwicklungsdienstleistungen mit niederenergetischen Elektronenstrahlen, stellt auf der XPOMET 2018, vom 21. bis 23. März 2018, in Leipzig, Forschungsergebnisse zum neuartigen Sterilisationsverfahren für komplexe Geometrien vor.

Durch immer innovativere Verfahren bei der additiven Fertigung kommen inzwischen individualisierte patientenspezifische Medizinprodukte, wie beispielsweise Hüftprothe- sen, zum Einsatz. In diesen Implantaten wird zukünftig Sensorik für Informationen sorgen, die weitere Operationen vermeiden können. Die Vorteile für den Patienten liegen auf der Hand: Das Produkt ist auf ihn maßgeschneidert und sollte vom Körper gut vertragen werden. Hierfür müssen diese Produkte jedoch steril sein.

Wissenschaftler am Fraunhofer EP haben un ein Sterilisationsverfahren ür 3D-Bau- teile entwickelt. Die Komponenten werden mit niederenergetischen Elektronen behandelt, die zuverlässig und schonend die Oberfläche sterilisieren. Mit Hilfe eines Roboterarmes und einer adaptierten Softwaresteuerung kann die Elektronenstrahlsterilisation nun auch für komplexere Bauteile angewendet werden. Bisher war dies schwierig, da die niederenergetische Elektronenstrahl-Technologie nur die Oberfläche behandelt. Mit dem 3D-Roboter können nun beispielsweise auch sehr raue Oberflächen, Vertiefungen oder sogar komplexe Schraubengewinde sicher sterilisiert werden.

Dr. Jessy Schönfelder, Abteilungsleiterin Medizinische und biotechnologische Applikationen am Fraunhofer FEP, erklärt: Medizintechnische Neuentwicklungen werden immer komplexer und erfüllen zahlreiche Ansprüche an Komfort, Langlebigkeit und Patientenwünsche. Dabei würden zunehmend neuartige Materialien und Bauteile mit integrierter Elektronik und Speicherchips verbaut. Diese zu sterilisieren, sei mit herkömmlichen Methoden, wie zum Beispiel Heißdampf oder Ethylenoxid nicht möglich. Die Materialien würden sich dadurch verändern und Bauteile verlieren ihre Funktionalität. Mit niederenergetischen Elektronenstrahlen kann diesen Problemen nach ihren Worten begegnet werden.

Die Sterilisation mit Elektronenstrahlen kann direkt in den Endverpackungen erfolgen. Sie ist sogar inline-fähig und dadurch gut in den Herstellungsprozess integrierbar. Durch das Handling komplexer Komponenten mit dem 3D-Roboter ist nun eine produktspezifische Handhabung der Medizinprodukte möglich.

Die Elektronenstrahlsterilisation eignet sich besonders für sensible Materialien, wie Polymere bis hin zu biologischem Gewebe oder Proteinbeschichtungen, die herkömmlichen Sterilisationsverfahren nicht standhalten würden. Auch für Elektronik, Mikrochips und Batteriesysteme ist das Verfahren gut anwendbar: Die Funktion bleibt erhalten und auch gespeicherte Informationen (beispielsweise in Mikrochips) werden nicht zerstört.

Die Wissenschaftler entwickeln ­gemeinsam mit Industriepartnern produktspezifische Handlingregime für die 3D-Elektronenstrahlsterilisation. Dabei betreuen sie den Kunden von der Machbarkeitsstudie, über die biologische und technische Prüfung seines Produkts bis hin zur Anlagenkonzeption und Integration der Anlagen in bestehende Prozessketten. Auch Lösungen zur Sterilverpackung und zum Prozess-Monitoring können auf Basis erfolgreich abgeschlossener Projekte angeboten werden.

Um Anforderungen auf dem Gebiet der Hygiene noch besser zu verstehen und weitere innovative Sterilisations-, Inaktivierungs- und Reinigungslösungen, unter anderem auch mit innovativen Elektronenstrahlverfahren, sowie den zugehörigen Detektions- und Analyseverfahren zu bieten, möchten die Wissenschaftler mit Industrie, Wissenschaft, Politik und Anwendern ins Gespräch kommen. Dringend notwendig ist eine interdisziplinäre Zusammenarbeit aller Akteure unter Beachtung der gesamten Verkettung hygienerelevanter Prozesse, Tätigkeiten und Schnittstellen zur Optimierung dieses komplexen Netzwerks. Spitzenforschung in einzelnen Bereichen hygienerelevanter Prozesse allein genügt nicht, um eine zuverlässige Hygiene bezahlbar und praktikabel bereitzustellen. Zu diesem Thema wird es auf der XPOMET ein vom Fraunhofer FEP organisierten Think Tank geben. mit prominenten Diskussionspartnern aus der Welt der Hygiene, um herauszufinden, welchen Herausforderungen und Schwerpunkten es sich künftig zu stellen gilt.

  • www.fep.fraunhofer.de

Text zum Titelbild: Sterilisation einer Implantatschraube mittels Elektronenstrahltechnologie und 3D-Handling (© Fraunhofer FEP)

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