Technologien verbessern medizinische Produkte

Das NMI Naturwissenschaftliches und Medizinisches Institut in Reutlingen hat in einem Verbundforschungsprojekt gezeigt, daß neuartige Beschichtungen oder Ionenimplantation die Werkstoffeigenschaften von Medizinprodukten deutlich verbessern. Die so behandelten Produkte weisen eine verbesserte Funktionalität und eine längere Haltbarkeit auf.

„Die in den letzten Jahren schnell gestiegenen Anforderungen an medizinische Produkte, wie z.B. Scheren für minimalinvasive Operationen, stellen neue Herausforderungen an die Funktionalität von Werkstoffen und Schichten. Meist genügen die derzeit verwendeten funktionellen Oberflächen nicht den neuen Anforderungen“ sagt Dr. Rudolf Reichl (NMI), Projektleiter des Verbundprojektes, das vom Wirtschaftsministerium Baden-Württemberg beauftragt und mit Mitteln der Landesstiftung Baden-Württemberg durchgeführt wurde.

Die wissenschaftliche und technische Zielstellung des Vorhabens war eine gezielte Modifizierung der Werkstoffoberflächen von medizinischen Produkten durch anorganische oder organische Beschichtungen oder durch Ionenimplantation. Dadurch sollte gezeigt werden, daß medizinische Produkte durch Anwendung verschiedener Technologien der Oberflächenfunktionalisierung so optimiert werden können, dass sie sich durch verbesserte Funktionalität und erhöhte Lebensdauer auszeichnen.

Insgesamt wurden 9 verschiedene Oberflächenfunktionalisierungen durchgeführt und charakterisiert. Durch Beschichtungen der Grundwerkstoffe mit Polymerschichten in Form von Einschicht- und Mehrschichtsystemen oder durch Ionenimplantation wurden folgende Funktionalisierungen erreicht: Verbesserung der Reinigbarkeit und der Gleiteigenschaften, elektrische Isolation und Anti-Reflexeigenschaften sowie eine Steigerung der Standzeit insbesondere bei Schneidkanten.

Mit werkstoffkundlichen Untersuchungen an den funktionellen Oberflächen wurden die Oberflächenstruktur, die chemische Zusammensetzung der Oberfläche, die Oberflächenrauigkeit, die Benetzbarkeit und die Haftfestigkeit der Schichten charakterisiert. In den Praxistests wie z.B. Schneidversuche oder die Aufbereitung mit hochalkalischer Reinigung wurde die Standzeit der neuen Oberflächen ermittelt.

Dabei zeigte sich, dass aufgrund der guten Ergebnisse bei den Praxistests einige der Oberflächenfunktionalisierungen direkt in die Fertigung integriert werden können. Bei anderen hingegen ist insbesondere im Hinblick auf eine bessere Schichthaftung noch Entwicklungsbedarf erforderlich.

Verbesserte Werkstoffeigenschaften durch Beschichtungen oder Ionenimplantation können grundsätzlich bei vielen Medizinprodukten genutzt werden, so daß von den Ergebnissen auch andere nicht am Projekt beteiligte Medizinproduktehersteller einen Nutzen haben können. Daraus ergeben sich im Sinne des Forschungsauftrages zusätzliche Anwendungsmöglichkeiten.

Die in dem Verbundvorhaben erarbeiteten Ergebnisse und das daraus entstandene Wissen und Knowhow im Bereich der Applikation, Charakterisierung und Bewertung von Werkstoffen und Schichten bei Medizinprodukten ist nicht nur für den gesamten Medizinproduktebereich gültig, sondern kann auf ähnliche Problemstellungen in der Lebensmitteltechnik ebenso angewendet werden wie im pharmazeutischen Bereich, in der Elektrotechnik und Elektronik oder im Maschinenbau.