Schonende Sterilisation von 3D-Bauelementen

Das Fraun­hofer-Insti­tut für Organ­is­che Elek­tron­ik, Elek­tro­nen­strahl- und Plas­mat­e­ch­nik (Fraun­hofer 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 Hüft­prothe­sen, 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 FEP haben nun ein Ster­il­i­sa­tionsver­fahren für 3D-Bauteile 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 Elek­tro­nen­strahl-Ster­il­i­sa­tion 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 wer­den zunehmend neuar­tige Mate­ri­alien und Bauteile mit inte­gri­ert­er Elek­tron­ik und Spe­icher­chips ver­baut. Diese zu ster­il­isieren, ist 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 begeg­net werden.“

Die Ster­il­i­sa­tion mit Elek­tro­nen­strahlen kann direkt in den End­ver­pack­un­gen erfol­gen. Sie ist sog­ar in-line-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-Elek­tro­nen­strahl-Ster­il­i­sa­tion. Dabei betreuen sie den Kun­den von der Mach­barkeitsstudie, über die biol­o­gis­che und tech­nis­che Prü­fung seines Pro­duk­tes 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 Net­zw­erkes. 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.