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 Mehr Patientensicherheit: Neue Testmethoden für die Eignung von Implantaten für MRT-Untersuchungen
11.10.2017 | Ostbayerische Technische Hochschule Amberg-Weiden

nachricht DZHK-Studien: Strahlenfreie und nicht-invasive Diagnose der diastolischen Herzschwäche
10.10.2017 | Deutsches Zentrum für Herz-Kreislauf-Forschung e.V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Medizintechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Smarte Sensoren für effiziente Prozesse

Materialfehler im Endprodukt können in vielen Industriebereichen zu frühzeitigem Versagen führen und den sicheren Gebrauch der Erzeugnisse massiv beeinträchtigen. Eine Schlüsselrolle im Rahmen der Qualitätssicherung kommt daher intelligenten, zerstörungsfreien Sensorsystemen zu, die es erlauben, Bauteile schnell und kostengünstig zu prüfen, ohne das Material selbst zu beschädigen oder die Oberfläche zu verändern. Experten des Fraunhofer IZFP in Saarbrücken präsentieren vom 7. bis 10. November 2017 auf der Blechexpo in Stuttgart zwei Exponate, die eine schnelle, zuverlässige und automatisierte Materialcharakterisierung und Fehlerbestimmung ermöglichen (Halle 5, Stand 5306).

Bei Verwendung zeitaufwändiger zerstörender Prüfverfahren zieht die Qualitätsprüfung durch die Beschädigung oder Zerstörung der Produkte enorme Kosten nach...

Im Focus: Smart sensors for efficient processes

Material defects in end products can quickly result in failures in many areas of industry, and have a massive impact on the safe use of their products. This is why, in the field of quality assurance, intelligent, nondestructive sensor systems play a key role. They allow testing components and parts in a rapid and cost-efficient manner without destroying the actual product or changing its surface. Experts from the Fraunhofer IZFP in Saarbrücken will be presenting two exhibits at the Blechexpo in Stuttgart from 7–10 November 2017 that allow fast, reliable, and automated characterization of materials and detection of defects (Hall 5, Booth 5306).

When quality testing uses time-consuming destructive test methods, it can result in enormous costs due to damaging or destroying the products. And given that...

Im Focus: Cold molecules on collision course

Using a new cooling technique MPQ scientists succeed at observing collisions in a dense beam of cold and slow dipolar molecules.

How do chemical reactions proceed at extremely low temperatures? The answer requires the investigation of molecular samples that are cold, dense, and slow at...

Im Focus: Kalte Moleküle auf Kollisionskurs

Mit einer neuen Kühlmethode gelingt Wissenschaftlern am MPQ die Beobachtung von Stößen in einem dichten Strahl aus kalten und langsamen dipolaren Molekülen.

Wie verlaufen chemische Reaktionen bei extrem tiefen Temperaturen? Um diese Frage zu beantworten, benötigt man molekulare Proben, die gleichzeitig kalt, dicht...

Im Focus: Astronomen entdecken ungewöhnliche spindelförmige Galaxien

Galaxien als majestätische, rotierende Sternscheiben? Nicht bei den spindelförmigen Galaxien, die von Athanasia Tsatsi (Max-Planck-Institut für Astronomie) und ihren Kollegen untersucht wurden. Mit Hilfe der CALIFA-Umfrage fanden die Astronomen heraus, dass diese schlanken Galaxien, die sich um ihre Längsachse drehen, weitaus häufiger sind als bisher angenommen. Mit den neuen Daten konnten die Astronomen außerdem ein Modell dafür entwickeln, wie die spindelförmigen Galaxien aus einer speziellen Art von Verschmelzung zweier Spiralgalaxien entstehen. Die Ergebnisse wurden in der Zeitschrift Astronomy & Astrophysics veröffentlicht.

Wenn die meisten Menschen an Galaxien denken, dürften sie an majestätische Spiralgalaxien wie die unserer Heimatgalaxie denken, der Milchstraße: Milliarden von...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Meeresbiologe Mark E. Hay zu Gast bei den "Noblen Gesprächen" am Beutenberg Campus in Jena

16.10.2017 | Veranstaltungen

bionection 2017 erstmals in Thüringen: Biotech-Spitzenforschung trifft in Jena auf Weltmarktführer

13.10.2017 | Veranstaltungen

Tagung „Energieeffiziente Abluftreinigung“ zeigt, wie man durch Luftreinhaltemaßnahmen profitieren kann

13.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

ESO-Teleskope beobachten erstes Licht einer Gravitationswellen-Quelle

16.10.2017 | Physik Astronomie

Was läuft schief beim Noonan-Syndrom? – Grundlagen der neuronalen Fehlfunktion entdeckt

16.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Gewebe mit Hilfe von Stammzellen regenerieren

16.10.2017 | Förderungen Preise