PFAS-helyettesítés az orvostechnikában

Számos orvostechnikai eszköz hydrofób felületet igényel a sejtek tapadásának megelőzése vagy a csúszási és súrlódási tulajdonságok optimalizálása érdekében. A Fraunhofer IFAM fluormentes bevonatokat fejlesztett ki, amelyek utánozzák a korábban használt fluoropolimerek tulajdonságait, ahogyan azt a nem szőtt műszálas anyagon alkalmazott hidrofób bevonat is mutatja. © Fraunhofer IFAM / Számos orvostechnikai termékhez hidrofób bevonatra van szükség a sejtek tapadásának megakadályozása vagy a csúszási és súrlódási tulajdonságok optimalizálása érdekében. A Fraunhofer IFAM fluormentes bevonatokat fejlesztett ki, amelyek utánozzák a korábban használt fluoropolimerek tulajdonságait, ahogyan azt a nem szőtt műszálas anyagon látható hidrofób bevonat is mutatja. © Fraunhofer IFAM

A szilíciumfelületek vákuum ultraibolya (VUV) módosítása lehetséges alternatívája a gázfázisú fluorozásnak. A szennyeződéstaszító és kopásálló funkcionális réteg számos alkalmazást tesz lehetővé az orvostechnikai eszközök területén, a tapintásra szabott protézisektől a szennyeződés-ellenálló légzési maszkokig. A kezelt szilikonkéz (balra) bemutatja, hogyan akadályozza a bevonat, hogy a szennyeződések megtapadjanak a felületen. © Fraunhofer IFAM/Wolfgang Hielscher

Szinte más kémiai anyag nem képes felvenni velük a versenyt, olyan egyedülállóak a tulajdonságaik: PFAS. Ennek megfelelően nehéz pótolni azokat a századgázokat, amelyek felhalmozódnak a környezetben és már nem bomlanak le. A Fraunhofer Gyártástechnika és Alkalmazott Anyagkutatás IFAM intézet csapata sikeresen olyan megoldásokat fejlesztett ki, amelyek nagy lehetőségeket kínálnak az orvostechnikai eszközök számára is, hogy célzottan helyettesítsék a PFAS-t.

A per- és polifluorált alkilvegyületek, röviden PFAS, használatának tervezett tilalma az Európai Unióban jelentősen hatással van az egészségügyi technológiára. Mivel ezek a vegyületek számos, az orvosi alkalmazáshoz elengedhetetlen tulajdonsággal rendelkeznek, jelenleg számos szabványos termékben használják őket. Az időigényes piaci bevezetési folyamatok, amelyek általában jóval meghaladják a javasolt átmeneti időszakokat, arra kényszerítik az orvostechnikai ipart, hogy gyorsan alkalmazható alternatívákat találjon, amelyek megfelelnek magas biztonsági szabványainak.

Bizonyított módszerek az orvostudományban

Az ebben részt vevő vállalatokat a Fraunhofer IFAM kutatói támogatják. Dr. Ralph Wilken, az intézet felületi technológiai osztályának vezetője, PFAS-szakértő. Már akkor, mielőtt a mérgező anyagokat rossz hírbe hozták volna, világos volt számára, hogy alternatívákat akar találni. Megdöbbentő eredményekkel: »Több mint két évtizede sikeresen alkalmazzuk a szilícium-organikus kémia módszereit, hogy ésszerűen helyettesítsük a PFAS számos pozitív tulajdonságát«, mondja a szakértő.

Azok a megoldások, amelyeket Wilken és kollégái kifejlesztettek, éppen most kerülnek bevezetésre olyan szektorokban, mint az élelmiszeripar – és megfelelnek azoknak az elvárásoknak, amelyek az orvostechnikai eszközöknél elengedhetetlenek: biokompatibilisek és így kompatibilisek, ugyanakkor inert, azaz nem vagy csak minimálisan reagálnak más anyagokkal. Emellett a szakemberek számos bevonatot fejlesztettek ki, amelyek elektromosan szigetelő tulajdonságokkal bírnak, és felületük a sejtek közötti kölcsönhatás szempontjából optimálisan beállítható.

Pontosan illeszkedő megoldások

Akár a termékben, akár annak gyártásához: egy lényeges követelmény, hogy a PFAS-t a jövőben ugyanolyan funkcionalitás mellett el lehessen kerülni, a megfelelő méretre vágott megoldás legyen: »Képesek vagyunk pontosan elemezni a helyettesítendő alkatrészt, és így célzottan helyettesíteni a kívánt tulajdonságokat. Ehhez tapasztalt folyamatokat, a felületek és funkcionális anyagok ismeretét, valamint az anyagok célirányos helyettesítésének tapasztalatát használjuk fel, hogy partnereinket megalapozottan kísérjük. A megrendelő gyorsan eléri azt az eredményt, amellyel tovább tud dolgozni«, magyarázza Dr. Kai Borcherding, a Fraunhofer IFAM orvostechnikai és élet tudományi üzletágának vezetője.

A 2024-es Compamed kiállításon a szakértők bemutatták megoldásaikat a Fraunhofer közös standján. Ide tartoznak innovatív lakkok, mint a plasmapolimer funkciós elválasztó réteg, a ReleasePLAS®, amely lehetővé teszi a műanyag alkatrészek kötőanyag-mentes gyártását, a tapadásmentes bevonat, a PLASLON®, valamint felületek funkcionálisítására szolgáló megoldások, például szilikon módosítása vákuum ultraviola sugárzással (VUV).