Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Normgerechte biologische Prüfsysteme für Medizinprodukte

09.11.2001


Bindegewebszellen nach LIVE/DEAD-Färbung. Jeder leuchtend grüne Punkt kennzeichnet eine vitale Zelle. In einem Bereich treten gehäuft rote Zellen auf: Zeichen eines toxischen Effekts, ausgelöst durch Substanzen im Materialextrakt.


Von Medizinprodukten wie Hüftprothesen, Inhalatoren, Kathetern, aber auch von der Steuersoftware von Beatmungsgeräten erwartet man eine einwandfreie Verarbeitung und störungsfreie Funktion.


Ein wichtiger Aspekt bei Medizinprodukten mit längerfristigem oder dauerhaftem Gewebekontakt ist die Körperverträglichkeit (Biokompatibilität). Wundverbände dürfen keine Hautentzündungen hervorrufen, Knochenschrauben dürfen das Knochenwachstum in keiner Weise behindern usw.

Für derartige Medizinprodukte schreibt der Gesetzgeber je nach Anwendung des Medizinproduktes vor der Marktzulassung (CE-Zertifizierung) biologische Sicherheitsprüfungen gemäß EN ISO 10993 vor. Zur Vermeidung unnötiger Tierversuche verlangt die zulassende Behörde bei neuartigen Materialien oder Materialkombinationen in neuen Medizinprodukten in nahezu allen Fällen zunächst eine Überprüfung möglicher toxischer Effekte im Zellkulturversuch. Diese sogenannten Zytotoxizitätsuntersuchungen werden nach den Vorschriften der Norm EN ISO 10993-5 durchgeführt. Hierbei werden Säugerzellen definierten Typs (häufig verwendet: Bindegewebszellkulturen der Maus) direkt oder indirekt mit dem Medizinprodukt konfrontiert und anschließend die Anzahl und Vitalität der Zellen überprüft.



Möglich sind qualitative und quantitative Untersuchungen der Zytotoxizität.

Qualitative Analyse der Zytotoxizität: LIVE/DEAD-Färbung

Zur qualitativen Analyse wird ein Extrakt des zu untersuchenden Medizinprodukts im Kulturmedium der Versuchszellen extrahiert und dieser Extrakt auf die Zellen gegeben. Nach einer Versuchszeit von 24-48 h werden die Zellen mit einem Farbstoffgemisch angefärbt und unter dem Mikroskop auf Ihre Vitalität untersucht. Die Anfärbung der Zellen durch das Farbstoffgemisch erfolgt an lebenden Zellen. CYTOX verwendet zur Untersuchung ein Gemisch spezieller Fluoreszenzfarbstoffe. Das Farbstoffgemisch färbt dabei lebende, vitale Zellen leuchtend grün, abgestorbene oder absterbende Zellen rot an ("LIVE/DEAD-Färbung"). Aus dem Verhältnis von lebenden und toten Zellen kann die Zytotoxizität des neuen Materials ermittelt werden.

Bindegewebszellen nach LIVE/DEAD-Färbung. Jeder leuchtend grüne Punkt kennzeichnet eine vitale Zelle. In einem Bereich treten gehäuft rote Zellen auf: Zeichen eines toxischen Effekts, ausgelöst durch Substanzen im Materialextrakt.


Quantitative Verfahren der Zytotoxizitätsanalyse

Zur quantitativen Beurteilung der Zytotoxizität bietet CYTOX drei Verfahren an:
Im Extraktionsverfahren wird wie oben beschrieben ein Extrakt des Medizinproduktes erstellt und die Zellen in diesem Kulturmediumextrakt 24-48 h kultiviert. CYTOX untersucht nun die Zellzahl und den Proteingehalt derart behandelter Zellen. Zusätzlich werden etwaige Störungen der Zellmembranstruktur ebenfalls quantitativ erfasst. Die Untersuchung von insgesamt drei Vitalitätsparametern der Testzellen bietet dem Medizinprodukthersteller optimale Sicherheit in der Analyse der möglichen Zytotoxizität seiner Produkte.

Bei geeigneten Materialien mit regelmäßiger Struktur und ebener Oberfläche kann die Interaktion der Zellen auch direkt mit dem zu prüfenden Material analysiert werden (Direktkontakttest). Häufig wird dieses Verfahren zur Untersuchung orthopädisch eingesetzter Materialien verwendet. Die Zellen werden in definierter Menge direkt auf das Medizinproduktmaterial gegeben. Nach einer Kulturdauer von 24-48 h werden die Werte der Zellzahl, des Proteingehalts und der Zellmembranintegrität gemessen.

Ist zu erwarten, dass Substanzen aus dem Medizinprodukt in größerer Menge austreten, so kann die Toxizität dieser Substanzen im Rahmen eines Agardiffusionstests analysiert werden. Die Testzellen werden in ein ungiftiges Biopolymer, sogenannten Agar, in definierter Menge eingebracht. Proben des Medizinprodukts werden auf diesem Agar positioniert und 24-48 h inkubiert. Über den Farbstoff Neutralrot lässt sich die Vitalität der Zellen im Biopolymer überprüfen. Treten aus dem Medizinprodukt toxische, diffusible Stoffe aus, so wird dies durch einen "Hof" zerstörter Zellen im Biopolymer sichtbar. Der Durchmesser dieses Zellzerstörungshofes ist ein Maß für die Toxizität dieses Materials.

Mit jeder Prüfung werden nichttoxische und toxische Referenzsubstanzen als interne Kontrollen getestet um Falschaussagen zur Toxizität auszuschließen.
Der CYTOX-Prüfbericht ist später Element des Pflichtenheftes zur Zulassung des Medizinproduktes, also zur CE-Zertifizierung. Diese Verfahren sind selbstverständlich auch für andere Produkte wie Kosmetika geeignet.


Phototoxizität

Die Untersuchung phototoxischer Wirkungen ist für Produkte und Stoffe von Bedeutung, die auf die Haut appliziert werden bzw. längerfristigen Hautkontakt haben. Phototoxische Substanzen zeigen Ihre toxische Wirkung nach Aufnahme von Lichtenergie. Zur Untersuchung der Phototoxizität führt CYTOX den in vitro-3T3 NRU-Phototoxizitätstest durch. 3T3-Zellen werden hierbei mit unterschiedlichen Konzentrationen des zu prüfenden Stoffes bzw. des Stoffextraktes konfrontiert. Es wird die Zytotoxizität dieser Substanzkonzentrationsreihe nach Bestrahlung mit einer nicht zytotoxischen Dosis UVA mit 3T3-Zellen verglichen, die im gleichen Zeitraum keiner UVA-Strahlung ausgesetzt waren. Aus dem Vergleich der Zytotoxizität ohne und mit UVA-Bestrahlung lässt sich der phototoxische Effekt einer Substanz quantitativ mittels Vitalitätsnachweis der Zellen ermitteln. Phototoxische Effekte können nicht nur nach lokaler Applikation eines Produktes auf der Haut auftreten, sondern auch nach systemischer Applikation einer Substanz und anschließender Hautbestrahlung. Der in vitro Test mit 3T3-Zellen zur Bestimmung der Phototoxizität wird EU-weit als Alternative zu Tierversuchen ausdrücklich empfohlen und ist deutlich kostengünstiger als in vivo-Analysen.


| CYTOX

Weitere Berichte zu: 3T3-Zelle Biopolymer Toxizität Zytotoxizität

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizintechnik:

nachricht Highspeed-Laser erkennt Krebs in zwei Minuten
25.04.2017 | University of Hong Kong

nachricht Pharmacoscopy: Mikroskopie der nächsten Generation
25.04.2017 | CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Medizintechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Smart Wireless Solutions: EU-Großprojekt „DEWI“ liefert Innovationen für eine drahtlose Zukunft

58 europäische Industrie- und Forschungspartner aus 11 Ländern forschten unter der Leitung des VIRTUAL VEHICLE drei Jahre lang, um Europas führende Position im Bereich Embedded Systems und dem Internet of Things zu stärken. Die Ergebnisse von DEWI (Dependable Embedded Wireless Infrastructure) wurden heute in Graz präsentiert. Zu sehen war eine Fülle verschiedenster Anwendungen drahtloser Sensornetzwerke und drahtloser Kommunikation – von einer Forschungsrakete über Demonstratoren zur Gebäude-, Fahrzeug- oder Eisenbahntechnik bis hin zu einem voll vernetzten LKW.

Was vor wenigen Jahren noch nach Science-Fiction geklungen hätte, ist in seinem Ansatz bereits Wirklichkeit und wird in Zukunft selbstverständlicher Teil...

Im Focus: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Im Focus: Leichtbau serientauglich machen

Immer mehr Autobauer setzen auf Karosserieteile aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK). Dennoch müssen Fertigungs- und Reparaturkosten weiter gesenkt werden, um CFK kostengünstig nutzbar zu machen. Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) hat daher zusammen mit der Volkswagen AG und fünf weiteren Partnern im Projekt HolQueSt 3D Laserprozesse zum automatisierten Besäumen, Bohren und Reparieren von dreidimensionalen Bauteilen entwickelt.

Automatisiert ablaufende Bearbeitungsprozesse sind die Grundlage, um CFK-Bauteile endgültig in die Serienproduktion zu bringen. Ausgerichtet an einem...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

123. Internistenkongress: Traumata, Sprachbarrieren, Infektionen und Bürokratie – Herausforderungen

27.04.2017 | Veranstaltungen

Jenaer Akustik-Tag: Belastende Geräusche minimieren - für den Schutz des Gehörs

27.04.2017 | Veranstaltungen

Ballungsräume Europas

26.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

VLC 200 GT von EMAG: Neue passgenaue Dreh-Schleif-Lösung für die Bearbeitung von Pkw-Getrieberädern

27.04.2017 | Maschinenbau

Induktive Lötprozesse von eldec: Schneller, präziser und sparsamer verlöten

27.04.2017 | Maschinenbau

Smart Wireless Solutions: EU-Großprojekt „DEWI“ liefert Innovationen für eine drahtlose Zukunft

27.04.2017 | Informationstechnologie