Kunststoff treibt den Fortschritt voran

Moderne Diagnostik mit Lab-on-a-Chip-Systemen ermöglicht Testergebnisse am Point-of-Care und spart den zeitintensiven Weg ins Zentrallabor. (Copyright: Contentway GmbH)

Ob bei Schnelltestsystemen für Krankheitserreger, Auto-Injektoren oder Labormaterialien: Hochleistungskunststoffe sind aus Medizin und Life Science nicht wegzudenken und treiben den medizinischen Fortschritt weiter voran. Zwei Anwendungen stehen beispielhaft für moderne Diagnostikprodukte, die heute mithilfe von spezialisiertem Kunststoffspritzguss möglich sind.

Kunststoffkomponenten für die Zelltherapie

Ein wachsender Zweig ist die zelltherapeutische Medizin. Pharma-Unternehmen arbeiten an der Herstellung genmodifizierter Zellen zur Erforschung und zur Therapie schwerwiegender Erkrankungen, wie Krebs oder Erbkrankheiten. Moderne Verfahren wie die Elektroporation, bei der die Zellmembran durch einen elektrischen Impuls für einen kurzen Moment durchlässig gemacht wird und so Moleküle (z. B. DNA, RNA oder Proteine) in den Zellkern eingeschleust werden, sind auf spezialisierte Materialien und Komponenten zur Herstellung der Zellen angewiesen.

Der Contract Manufacturer RKT Rodinger Kunststoff-Technik fertigt für ein Pharmaunternehmen Multi-Well-Platten, die aus kleinsten Mehrfachkavitäten bestehen, zusammen mit Kartuschen, die für die Therapie benötigt werden. In den Multi-Well-Platten mit teilweise 384 Kavitäten werden Versuche mit einpipettiertem Zellmaterial durchgeführt, während in der Kartusche größere Mengen an Flüssigkeit mit Zellmaterial im Durchflussverfahren bearbeitet werden, um eine für die Therapie ausreichende Menge an modifizierten Zellen herstellen zu können. Besonders anspruchsvoll ist die Fertigung im Zweikomponentenspritzguss, um neben einem transparenten einen leitfähigen Kunststoff einzubringen, über den der Stromimpuls bei der Elektroporation erfolgen kann. Metallpins, die positionsgenau in die Komponenten integriert werden, fungieren als Anschlüsse. Alle Fertigungsschritte erfolgen unter ISO-7-Reinraumbedingungen.

Mini-Labore für den schnellen Erregernachweis

Moderne Diagnostik mit Lab-on-a-Chip-Systemen ermöglicht Testergebnisse am Point-of-Care und spart den zeitintensiven Weg ins Zentrallabor. Diese Mini-Labore auf einer Disk oder Kartusche mit diversen Kammern und mikrofeinen Kanälen enthalten verschiedene biochemischen Substanzen und Lösungen. Nach der Probeneingabe (z. B. Speichel oder Blut) vollzieht sich ein Laborablauf im Kleinen, der in wenigen Stunden oder Minuten zum Ergebnis führt.

Bei diesen Mikrofluidik-Tools kommt es in der Fertigung auf hohe Präzision an. Dies beginnt bei der Designauslegung der schmalen Kanäle, über den Werkzeugbau, der mit Spezialverfahren die Mikrostrukturen einbringt, bis zur Überwachung der exakten Spritzgussparameter. Dazu kommen besondere Prozessschritte, wie das Liquid Handling der Lösungen, das Einbringen der empfindlichen Reagenzien oder das finale Thermobonding, bei dem die Kartusche mittels Heißprägung sicher verschlossen wird.

Fazit

Innovation geht in Diagnostik und Life Science über Hochleistungskunststoffe, die mit spezialisierten Fertigungsprozessen neue Testverfahren, Forschungsansätze und Therapielösungen
erst ermöglichen.