COMPAMED 2017: Medical technology je nejdůležitějším trhem pro mikrosystémy

Trend k personalizované lékařské péče, demografický vývoj a digitalizace jsou důležitými hnacími silami pokroku v oblasti zdravotnické techniky a zdravotnictví. Dalšími faktory jsou zdravotní politika a tlak na náklady. Zejména žádaná jsou řešení od mikrotechnologického odvětví, které je ze strany lékařské techniky stimulováno tak silně jako žádné jiné. Téměř dvě třetiny mikrotechnologických firem v Evropě nabízejí produkty, technologie nebo služby pro lékařskou techniku a zdravotnictví, přičemž pro téměř 20 procent je to nejdůležitější trh prodeje. V následujících třech letech se podíl firem, které primárně dodávají na trh lékařské techniky, opět zvýší o pět procent. Tyto poznatky zjistil odborný svaz IVAM pro mikrotechnologii v rámci svého každoročního sběru hospodářských dat u evropských firem a výzkumných institucí v oblasti mikrotechnologie.

Odpovídající význam má mikrotechnologie celkově také v rámci COMPAMED 2017, mezinárodního vedoucího veletrhu pro dodavatelský trh výroby zdravotnické techniky. Koná se paralelně s přední mezinárodní lékařskou výstavou MEDICA 2017 od 13. do 16. listopadu v Düsseldorfu. „Kromě digitální transformace, která již nevynechává žádný obor, je také miniaturizace součástek k vytváření stále přenosnějších a lehčích produktových aplikací hlavním technologickým trendem,“ potvrzuje Joachim Schäfer, generální ředitel veletrhu v Düsseldorfu. Od svého zahájení před 25 lety se COMPAMED vyvinula v přední platformu pro obor, která je letos opět domovem téměř 800 vystavovatelů v halách 8a a 8b (MEDICA: cca 5 000 vystavovatelů) na výstavišti v Düsseldorfu.

Produktový trh „Hightech for Medical Devices“ s přibližně 700 metry čtverečními a více než 50 firmami a institucemi (hala 8a) je opět kompletně obsazen a stejně jako každý rok je organizován odborným svazem IVAM jako speciální přehlídka mikrosystémů pro lékařskou techniku.

Merání krevního tlaku bez manžety

Důležitým oblastí použití jsou takzvané „wearables“, mobilní a téměř neviditelné systémy, které s vysokým komfortem a za běžných podmínek zaznamenávají, analyzují a poskytují lékařům hodnoty životních parametrů. Kontinuální záznam takzvaných periferních fotopletysmogramů má v budoucnu přinést další cenné informace o zdraví člověka. Patří sem vedle pulzu a arteriální saturace kyslíkem také variabilita srdečního rytmu, dechová frekvence a informace o tuhosti cév a známky stoupajícího nebo klesajícího krevního tlaku. Zvýšený krevní tlak je dnes nejdůležitějším rizikovým faktorem pro kardiovaskulární onemocnění, kterých podle Německé vysokotlaké ligy trpí v Německu přibližně 35 milionů lidí. Často bez příznaků je onemocnění rozpoznáno příliš pozdě. Následky jsou především mrtvice, srdeční onemocnění, selhání ledvin a demence.

V tomto kontextu patří bezmanžetové měření k nejdůležitějším inovacím letošního COMPAMED. Senzor potřebný k tomu vyvinuli vědci kolem vedoucího projektu Dr. Hans-Georg Ortleppa z výzkumného institutu CiS pro mikrosenzory, který také navrhl sofistikovaný vyhodnocovací algoritmus. „Potřebná surová data jsou získávána z tvaru pulzní vlny a jejího časového chování. Vysoce kvalitní signály senzoru a vhodné matematické algoritmy v analýze dat jsou pro lékařsky relevantní použití nezbytné,“ vysvětluje Ortlepp. CiS již více než deset let pracuje na miniaturizovaných multispektrálních fotopletysmografických senzorech integrovaných do křemíku. Tyto malé senzory jsou umístěny v zevním zvukovodu a jsou individuálně přizpůsobeny pacientovi. Příjemné nošení je pro tyto high-tech komponenty velmi důležité, neboť rozhoduje o jejich akceptaci uživatelem. Senzor může být technicky vybaven až čtyřmi LED různých vlnových délek, aby kromě krevního tlaku mohl zaznamenávat i další životní parametry a dodatečné hodnoty z různých hloubek tkání a eliminovat pohybové artefakty v signálech.

Applikace účinných látek místo pod kůži

Také společnost Hahn-Schickard-Gesellschaft für angewandte Forschung se intenzivně věnuje výzkumu, vývoji a výrobě v oblasti mikrotechnologie. Společně s dceřinou společností Verapido Medical GmbH vyvíjí a vyrábí zařízení, systémy a technologie, které umožňují podávání účinných látek místo pod kůži. Studie ukázaly, že intradermální podávání účinných látek je podstatně rychleji dostupné ve srovnání s subkutánním podáním a může mít efektivnější účinek. Dále je doloženo, že biotechnologické molekuly jako inzulin, protilátky, proteiny nebo hormony jsou podstatně rychleji absorbovány tělem, pokud jsou podávány intradermálně.

Látky aplikované do kůže mohou také působit cíleněji a efektivněji na imunitní systém. „Klinické studie ukázaly, že při intradermálním podání lze ušetřit až 90 procent dávky vakcíny, přičemž lze dosáhnout stejného nebo dokonce lepšího efektu než při injekci do svalu,“ zdůrazňuje Dr. Markus Clemenz, výkonný ředitel Verapido Medical. Společnost spoléhá na mikronádové technologie a mikrokanály, které jsou přesně vpichovány do dermis – vrstvy kůže těsně pod povrchem. Tím je pouze proniknuta horní vrstva kůže, což je minimálně invazivní metoda. „Naše vývojové nabídky sahají od náplastových mikronádových polí přes intradermální aplikační zařízení s pevnou nebo variabilní hloubkou pro injekce nebo infuze až po dávkovací systémy léků pro (časově zpožděnou) chronoterapii bez jakékoliv elektroniky,“ říká Clemenz. Verapido očekává, že intradermální podávání bude v budoucnu „standardem“ v klinické praxi.

Podruhé na veletrhu COMPAMED je zastoupena společnost CorTec. Mladá lékařská technická firma vyvíjí další generaci aktivních implantátů. Vyvíjí a vyrábí implantabilní elektrody pro vedení a stimulaci v centrálním a periferním nervovém systému. CorTec také vyrábí hermetické kapsle, které podporují vysokokanalové aplikace. Elektrody a kapsle mají s 32 až přes 200 kanály výrazně více vývodů než srovnatelné produkty. „Technologie od CorTec kombinuje inovativní řešení pro design, konstrukci a zpracování s osvědčenými materiály lékařské techniky – zejména u vysokého počtu kanálů. To umožňuje aplikace a terapie, které dříve nebyly možné,“ vysvětluje Dr. Martin Schüttler, CTO a CEO společnosti CorTec.

S patentovanou technologií elektrod „AirRay“ překonává CorTec dosavadní omezení v oblasti elektrod díky inovativním a vysoce přesným výrobním podmínkám. To umožňuje velmi malé rozměry kontaktů až do 25 μm, čímž se výrazně zvyšuje hustota kontaktů v uspořádání elektrod. Díky tomu může být sběr dat kvalitativně mnohonásobně lepší. Elektrody mají vynikající elektrochemické vlastnosti. Jako materiály jsou k dispozici platina-iridium nebo MP35N (slitina na bázi niklu a kobaltu), volitelně s vysoce výkonnými povlaky, které dále zlepšují dodávání stimulačních impulsů do biologického tkáně. Také mechanické vlastnosti elektrody lze přizpůsobit individuálním potřebám.

Komunikace s implantátem pomocí vysokofrekvenční technologie nebo infračerveného záření

Kromě technologie elektrod „AirRay“ nabízí CorTec ve svém portfoliu další produkty pro výrobu aktivních implantátů, například hermetickou kapsli na keramické bázi. Technologie tlusté vrstvy umožňuje zde stovky elektrických spojení, což je zcela odlišné od běžných kapslí. Keramická kapsle od CorTec je navíc propustná pro elektromagnetické vlny, což umožňuje komunikaci s implantátem pomocí vysokofrekvenční techniky nebo infračerveného záření a bezdrátový přenos energie. Keramické kapsle jsou optimalizovány tak, aby odolávaly mechanickému namáhání, například u kochleárních implantátů. CorTec Brain Interchange integruje všechny tyto komponenty do systému, který měří, analyzuje a na základě toho stimuluje nervový systém. Tato tzv. uzavřená smyčka umožňuje široké spektrum aplikací pro individuální a cílené neuroterapie. Použití systému sahá od řízení asistenčních systémů u ochrnutých přes cílenou hlubokou mozkovou stimulaci až po rehabilitaci po mrtvici nebo intervenci při epilepsii. První prototypy systému jsou v preklinickém testování. První klinické pilotní studie jsou v přípravě.

Additivní metody pro personalizované implantáty

Dalším tématem, které získává na významu na veletrhu COMPAMED již několik let, jsou aditivní metody. „Kosti z tiskárny“ vyvinul Fraunhoferův institut IKTS. Má být použit při deformujících defektech v obličejové oblasti nebo u metastazujících nádorů v kostech. Za takových podmínek je kvalita života pacientů výrazně omezena, protože postižené kosti mohou náhle prasknout bez vnějšího zásahu. Keramické kostní implantáty, přesně přizpůsobené anatomii pacienta v milimetrové přesnosti, by mohly v budoucnu zmírnit utrpení postižených. Keramická náhrada IKTS je vyráběna ve dvou krocích: keramická skořepina je vyrobena pomocí 3D tisku, výplň – keramický pěnový materiál – je následně vyplněna. Aditivní výroba skořepiny umožňuje personalizované přizpůsobení skeletu, zatímco porézní výplň pěny umožňuje pacientovi specifické přizpůsobení pórovitosti. Pěna podporuje růst buněk, je zároveň tlakově odolná a bioaktivní. Právě tato kombinace výrobního procesu a materiálů je velkou výhodou nového řešení. „Pracujeme s komerčně dostupnými materiály, jako je hydroxylapatit nebo trikalciumfosfát, a nyní zahajujeme biologické testy našich látek,“ vysvětluje Dr. Matthias Ahlhelm, vedoucí projektu v IKTS.

Mikrostruktury z 3D tiskárny

Také v oblasti 3D tisku je aktivní společnost Multiphoton Optics. Vyvíjí vysoce přesnou 3D tiskovou platformu („LithoProf3D“) a software („LithoSoft3D“) pro aditivní a subtraktivní výrobu libovolně tvarovaných struktur, vyráběných v objemu nebo na povrchu materiálů. Technologie podporuje přesnou výrobu 3D optických spojů, asférických nebo volně tvarovaných mikrooptik, biomedicínských produktů jako šablony pro tkáňové inženýrství, mikrofluidických buněk a struktur pro doručování léků. Nedávno Multiphoton Optics demonstrovala možnosti své 3D tiskové platformy tím, že vyrobila vrstvy mikrostruktur. Tyto vrstvy připomínají endoskopickou optiku, sestávající z pěti různých individuálních volně tvarovaných čoček a dalších struktur, tedy celkem deseti různě tvarovaných ploch. „Mikrooptické struktury představují stále důležitější klíčové komponenty vysoce integrovaných lékařských systémů. Na veletrhu COMPAMED zde vystavíme exponáty, které ukážou výkonnost našeho procesu i v této oblasti,“ říká Felix Kiesel, ředitel prodeje společnosti Multiphoton Optics.

Dalším vrcholem veletrhu COMPAMED 2017 je produktová řada „Cobra“ od společnosti Silicon Microstructures (SMI) Inc., která je prvním komerčně dostupným tlakových senzorem s připojeným kabelem, který pasuje do přístrojů s průměrem Charrière. Charrière je v medicíně mírou vnějšího průměru katétrů a kanül, přičemž tři Charrière odpovídají jednomu milimetru. Senzory jsou malé (šířka 220 mikrometrů), stabilní a inteligentní, k dispozici jsou teplotně kompenzované digitální nebo zesílené analogové verze. Na veletrhu společnost SMI ukáže, jak tato uspořádání senzorů mohou snížit rizika při urodynamice, endourologii, kardiologii, urgentní chirurgii, monitorování nitrolebečního tlaku a dalších procedurách.

Svět malých a nejmenších řešení pro lékařskou techniku tak zůstává významnou součástí veletrhu COMPAMED v Düsseldorfu – stejně jako v předchozích letech bude představen a rozšířen v rámci IVAM HIGHTECH FORUM v hale 8a. Hlavními tématy letos vedle mikrotechnologie jsou nanotechnologie, výrobní technologie a řízení procesů. Současně budou odborníci na veletrhu COMPAMED SUPPLIERS FORUM časopise DeviceMed diskutovat o aktuálním vývoji napříč celým řetězcem výroby lékařské techniky. Letos je hlavním zaměřením digitalizace, wearables, 3D tisk a regulace.