COMPAMED 2017: Az orvostechnika a legfontosabb piac a mikrorendszerek számára

A személyre szabott orvosi ellátás, a demográfiai fejlődés és a digitalizáció fontos hajtóerők az orvostechnika és az egészségügy fejlődésében. További tényezők a egészségpolitika és a költségnyomás. Különösen keresettek a mikrotechnológiai ágazat megoldásai, amelyeket az orvostechnika olyan erősen ösztönöz, mint semmilyen más szektort. Közel két harmada az európai mikrotechnológiai vállalatoknak orvostechnikai és egészségügyi termékeket, technológiákat vagy szolgáltatásokat kínál, és majdnem 20 százalék számára ez a legfontosabb értékesítési piac. A következő három évben az orvostechnikai piacot elsősorban ellátó vállalatok aránya további öt százalékkal növekszik majd. Ezt a felismerést az IVAM Mikrotechnológiai Szakmai Szövetség éves gazdasági adatelemzése során európai mikrotechnológiai vállalatok és kutatóintézetek körében végzett kutatás eredményezte.

Az összességében is jelentős szerepet tölt be a mikrotechnológia a COMPAMED 2017 nemzetközi vezető szakkiállításon, amely az orvostechnikai beszállítói piac legfontosabb szakkiállítása. Ez párhuzamosan zajlik a világvezető MEDICA 2017 orvosi vásárral, november 13-16 között Düsseldorfban. „A digitális átalakulás mellett, amely már nem hagyományos iparágakat, hanem minden ágazatot érint, a miniaturizáció is kiemelt technológiai trend, amely a kisebb és könnyebb termékalkalmazások létrehozására irányul”, erősíti meg Joachim Schäfer, a Düseldorf Messe ügyvezető igazgatója. A COMPAMED az elmúlt 25 évben a mikrotechnológia beszállítóinak első számú iparági platformjává vált, és idén is közel 800 kiállítót számlál a 8a és 8b csarnokokban (a MEDICA kb. 5 000 kiállítóval).

A „Hightech for Medical Devices” termékkategória, amely kb. 700 négyzetméteren és több mint 50 céggel és intézménnyel (8a csarnok) van jelen, ismét teljesen foglalt, és mint minden évben, az IVAM Mikrotechnológiai Szövetség szervezi, mint a mikroszisztémák különleges kiállítását az orvostechnikai alkalmazások számára.

Vérnyomás mérése mandzsetta nélkül

Ennek egyik fontos alkalmazási területe a „Wearables”, azaz hordható, mobil és szinte láthatatlan rendszerek, amelyek magas komfort mellett, mindennapi körülmények között mérik, elemzik és az orvosok számára értékelésre szolgáló adatokat gyűjtenek. A perifériás fotopletizmográfiák folyamatos rögzítése a jövőben értékes információkat nyújthat az emberi egészségről. Ide tartozik a pulzus és az artériás oxigénszaturáció mellett a szívritmus variabilitás, a légzésszám, valamint az érvastagságra és a vérnyomás emelkedésére vagy csökkenésére utaló jelek. A magas vérnyomás ma a legfontosabb kockázati tényező a szív- és érrendszeri betegségekben, amelyekben Németországban körülbelül 35 millió ember szenved a Német Magas Vérnyomás Ligája szerint. Gyakran tünetmentesen, későn fedezik fel a betegséget. Ennek következményei elsősorban stroke, szívbetegségek, vesefailure és demencia lehetnek.

Ezen háttérrel a mandzsetta nélküli vérnyomásmérés a folyamatos vérnyomáskövetés egyik legfontosabb innovációja a idei COMPAMED-en. Ehhez a szenzort a kutatók Dr. Hans-Georg Ortlepp vezetésével a CiS Mikroszenzorikai Kutatóintézet fejlesztette ki, aki a kifinomult értékelő eljárást is megalkotta. „A szükséges nyersadatokat a pulzushullám formájából és időbeli viselkedéséből nyerjük ki. A szenzorjelek magas minősége és a megfelelő matematikai algoritmusok az adatfeldolgozásban elengedhetetlenek az orvosi alkalmazásokhoz”, magyarázza Ortlepp. A CiS több mint egy évtizede dolgozik miniaturizált, szilíciumba integrált, multispektrális fotopletizmográfiai szenzorokon. Ezek a kisméretű szenzorok a külső hallójáratban helyezkednek el, és egyedileg vannak a pácienshez igazítva. A kényelmes viselet rendkívül fontos a high-tech alkatrészek esetében, mivel ez befolyásolja a felhasználói elfogadást. A szenzor technikailag akár négy különböző hullámhosszú LED-vel is felszerelhető, hogy a vérnyomás mellett más létfontosságú paramétereket és további mérőértékeket tudjon rögzíteni különböző szöveti mélységekből, valamint kiküszöbölje a mozgási artefaktumokat az jelekben.

Hatóanyagok alkalmazása a bőr alatt helyett felette

A Hahn-Schickard Alkalmazott Kutatóintézet szintén intenzíven foglalkozik a mikroszisztéma-technológia kutatásával, fejlesztésével és gyártásával. Együttműködve a Verapido Medical GmbH-val, olyan eszközöket, rendszereket és technológiákat fejlesztenek és gyártanak, amelyek segítségével hatóanyagokat lehet a bőr felett alkalmazni, nem pedig alatta. Tanulmányok kimutatták, hogy intradermális alkalmazás esetén a hatóanyagok sokkal gyorsabban elérhetőek, mint szubkután beadás esetén, és hatékonyabb hatást váltanak ki. Továbbá bizonyított, hogy az inzulin, antitestek, fehérjék vagy hormonok, amelyek intradermálisan kerülnek beadásra, sokkal gyorsabban szívódnak fel a szervezetben.

A bőrbe juttatott hatóanyagok célzottabban és hatékonyabban hatnak az immunrendszerre. „Klinikai vizsgálatok kimutatták, hogy intradermális alkalmazás esetén akár 90 százalékkal kevesebb vakcinadózis is elegendő lehet ugyanazon vagy akár jobb hatás eléréséhez, mint az izomba adott injekció esetén”, hangsúlyozza Dr. Markus Clemenz, a Verapido Medical ügyvezető igazgatója. A vállalat mikronadrtechnológiát és mikrocsatornákat alkalmaz, amelyek pontosan a dermiszbe, azaz a bőr felszíne alatt található bőrrétegbe szúródnak. Ez egy minimál invazív eljárás, amely csak a bőr legfelső rétegét érinti. „Fejlesztési kínálatunk a bőrön alapuló mikronadr-alkalmazó rendszerektől a fix vagy változó mélységű injekciós vagy infúziós eszközökig terjed, valamint gyógyszeradagoló rendszerekig, amelyek időzített vagy késleltetett chronoterápiát tesznek lehetővé minden elektronika nélkül”, mondja Clemenz. A Verapido várakozása szerint az intradermális alkalmazás a klinikákon a „state of the art” lesz a jövőben.

Második alkalommal szerepel a COMPAMED-en a CorTec. A fiatal orvostechnikai vállalat a következő generációs aktív implantátumokat fejleszti. Olyan beültethető elektródákat gyárt és fejleszt, amelyek a központi és perifériás idegrendszerben történő vezetést és stimulációt tesznek lehetővé. CorTec hermetikus kapszulákat is készít, amelyek magas csatornaszámú alkalmazásokat támogatnak. Az elektródák és kapszulák 32-től több mint 200 csatornáig terjedő vezetékekkel rendelkeznek, sokkal több vezetést biztosítva, mint a hasonló termékek. „A CorTec technológiája innovatív megoldásokat ötvöz a kialakításban, szerkezetben és feldolgozásban, a hagyományos anyagok mellett, különösen magas csatornaszám esetén. Ez lehetővé teszi olyan alkalmazásokat és terápiákat, amelyek eddig nem voltak elérhetők”, magyarázza Dr. Martin Schüttler, a CorTec CTO-ja és vezérigazgatója.

A szabadalmaztatott „AirRay” elektróda-technológia révén a CorTec áttöri a hagyományos elektróda-korlátokat innovatív, rendkívül precíz gyártási körülményekkel. Ez különösen kicsi kontaktátmérőket tesz lehetővé, akár 25 μm-ig, így az elektróda-elosztás sűrűsége jelentősen növelhető. Ezáltal a adatgyűjtés minősége többszörösére növelhető. Az elektródák kiváló elektrokémiai tulajdonságokkal rendelkeznek. A választékban platina-irídium vagy MP35N (nikkel-kobalt ötvözet) anyagok szerepelnek, opcionálisan magas teljesítményű bevonatokkal, amelyek tovább javítják a stimulációs impulzusok átadását a biológiai szövetekhez. Az elektróda mechanikai tulajdonságai is egyéni igények szerint alakíthatók.

Kommunikáció az implantátummal magas frekvenciás technológia vagy infravörös segítségével

A „AirRay” elektróda-technológia mellett a CorTec további termékeket kínál aktív implantátumok gyártására, például kerámia alapú hermetikus kapszulákat. A vastagfilm-technológia lehetővé teszi több száz elektromos vezeték kialakítását, szemben a hagyományos kapszulákkal. A CorTec kerámia alapú kapszulája áteresztő az elektromágneses hullámokra, így lehetővé teszi az implantátummal való kommunikációt magas frekvenciás technológiával vagy infravörös segítségével, valamint vezeték nélküli energiaátvitelt. A kerámia kapszulák úgy vannak optimalizálva, hogy mechanikai terheléseket, például cochleáris implantátumok esetén, ellenálljanak. A CorTec Brain Interchange ezeket az összetevőket egy rendszerbe integrálja, amely képes mérni az idegi aktivitást, elemezni, és ennek alapján szükség szerint stimulálni a idegrendszert. Ez a „zárt hurkos” funkció lehetővé teszi sokféle alkalmazást, például segédeszközök irányítását bénulás esetén, szükség szerinti mély agyi stimulációt, stroke rehabilitációt vagy epilepszia intervenciót. A rendszer első prototípusai preklinikai tesztelés alatt állnak, első klinikai pilotvizsgálatok készülnek.

Adalék technológiák személyre szabott implantátumokhoz

Egy másik téma, amely évek óta egyre fontosabb a COMPAMED-en, az adalékgyártási eljárások. A „Csontnyomtató” fejlesztését a Fraunhofer IKTS Intézet végezte el. Ez a technológia a deformáló arcfelületi hibák vagy csontáttétes daganatok esetén alkalmazható. Ilyen körülmények között a betegek életminősége jelentősen romlik, mivel érintett csontjaik hirtelen törhetnek külső behatás nélkül. A kerámia csontpótló implantátumok, amelyek a páciens anatómiájához milliméterpontosan igazítottak, jövőben enyhíthetik a szenvedést. Az IKTS kerámia pótlója két lépésben készül: a kerámiahéjat 3D nyomtatással gyártják, a töltőanyagot – egy kerámiaszivacsot – utána beágyazzák. A héj additív gyártása lehetővé teszi az egyedi alkalmazkodást a csontstruktúrához, míg a pórusos szivacs töltet a betegspecifikus pórusosságot biztosítja. A szivacs támogatja a sejtnövekedést, emellett nyomásálló és bioaktív. Ez a módszer- és anyagkombináció a nagy előnye az új megoldásnak. „Kereskedelmi forgalomban elérhető anyagokat, például hydroxilapatitot vagy trikalcium-foszfátot használunk, és most kezdjük el a saját anyagaink biológiai tesztelését”, magyarázza Dr. Matthias Ahlhelm, a projektvezető az IKTS-nél.

3D nyomtatott mikrostruktúrák

Szintén a 3D nyomtatás területén tevékenykedik a Multiphoton Optics. A vállalat egy rendkívül precíz 3D nyomtató platformot („LithoProf3D”) és szoftvert („LithoSoft3D”) gyárt, amelyek lehetővé teszik a szabadon formált struktúrák additív és szubtraktív gyártását, akár térben, akár anyagok felületén. A technológia támogatja a rendkívül pontos 3D optikai összeköttetések, aszférikus vagy szabadformájú mikrooptikák, biomedicinális termékek, például szöveti mátrixok, mikrofluidikai sejtek és gyógyszeradagoló struktúrák gyártását. Nemrég a Multiphoton Optics bemutatta a 3D nyomtató platform képességeit, például mikrostruktúrák rétegeinek gyártásával. Ezek a rétegek egy endoszkópos optikához hasonlóak, öt különböző egyedi szabadformájú lencsét és más struktúrát tartalmaznak, összesen tíz különböző felülettel. „A mikrooptikai struktúrák egyre inkább a magas integrációjú, orvostechnikai rendszerek alapvető összetevőivé válnak. Ennek bemutatására a COMPAMED-en kiállítunk olyan példákat, amelyek megmutatják módszerünk képességeit”, mondja Felix Kiesel, a Multiphoton Optics értékesítési igazgatója.

Szintén a COMPAMED 2017 egyik kiemelt terméke a Silicon Microstructures (SMI) Inc. „Cobra” termékcsaládja, az első kereskedelmi forgalomban elérhető nyomásérzékelő, amelyhez csatlakozó kábel tartozik, és amely megfelel a műszerek csőátmérőjének. A „csőátmérő” a mérésben a katéterek és csövek külső átmérőjének mérőegysége, ahol három „csőátmérő” egy millimétert jelent. A szenzorok kicsik (220 mikrométer szélesek), stabilak és intelligensek, létezik hőmérséklet-kompenzált, digitális vagy erősített analóg változat is. A kiállításon az SMI bemutatja, hogyan csökkenthetik ezek a szenzorok az urodinamika, endourológia, kardiológia, sürgősségi sebészet, agynyomás-monitorozás és más eljárások kockázatait.

Így a kis és legkisebb megoldások világa továbbra is fontos része marad a COMPAMED-nek Düsseldorfban – ahogyan az elmúlt években is, ez a IVAM HIGHTECH FORUM keretében, a 8a csarnokban kerül bemutatásra és elmélyítésre. A hangsúly ebben az évben a mikroszisztémák mellett a nanotechnológia, gyártástechnológia és folyamatirányítás lesz. Egyidejűleg szakértők tartanak előadásokat a COMPAMED SUPPLIERS FORUM keretében, a szaklap, a DeviceMed szervezésében, a 8b csarnokban, a teljes orvostechnikai folyamatlánc aktuális fejleményeiről. Az idei fókusz a digitalizáció, hordható eszközök, 3D nyomtatás és szabályozások témák köré összpontosul.