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.