Podstawienie PFAS w technologii medycznej

Wiele wyrobów medycznych wymaga hydrofobowej powłoki, aby zapobiec przyleganiu komórek lub zoptymalizować właściwości poślizgowe i tarcia. Fraunhofer IFAM opracowało powłoki wolne od fluoru, które naśladują właściwości dotychczas używanych fluoropolimerów, co pokazuje hydrofobowa powłoka na włókninie z tworzywa sztucznego. © Fraunhofer IFAM / Many medical products require a hydrophobic coating to prevent cells from sticking or to optimize gliding and friction properties. Fraunhofer IFAM has developed fluorine-free coatings that mimic the previously usable properties of the fluoropolymers that were, as the hydrophobic coating on a nonwoven synthetic fabric shows. © Fraunhofer IFAM

Wakuum-ultrafioletowa modyfikacja powierzchni silikonu jest możliwym zamiennikiem fluorowania w fazie gazowej. Warstwa funkcjonalna odporna na brud i ścieranie pozwala na szerokie zastosowania w technice medycznej, od protetyki z dostosowanym odczuciem po maski oddechowe odpychające brud. Obrobiona ręka silikonowa (po lewej) demonstruje, jak powłoka zapobiega przywieraniu cząstek brudu do powierzchni. © Fraunhofer IFAM/Wolfgang Hielscher

Niewiele innych substancji chemicznych może się z nimi równać, tak unikalne są ich właściwości: PFAS. W związku z tym trudne jest zastąpienie tych substancji, które są jednymi z najbardziej toksycznych na świecie, gromadzą się w środowisku i nie ulegają rozkładowi. Zespół z Instytutu Fraunhofer ds. Technologii Produkcji i Badań Materiałowych IFAM opracował rozwiązania, które oferują duże szanse na celową substytucję PFAS w medycynie.

Planowane zakazy stosowania per- i polifluorowanych alkilowych substancji, skrótowo PFAS, w Unii Europejskiej mają poważny wpływ na technologie medyczne. Ponieważ te substancje posiadają wiele niezbędnych właściwości do zastosowań medycznych, są obecnie używane w wielu standardowych produktach. Czasochłonne procesy wprowadzania na rynek, które zazwyczaj znacznie przekraczają proponowane obecnie okresy przejściowe, zmuszają branżę medyczną do szybkiego znajdowania alternatyw spełniających wysokie standardy bezpieczeństwa.

Sprawdzone metody stosowane w medycynie

Aby wspierać firmy w tym zakresie, badacze z Fraunhofer IFAM podjęli się tego zadania. Dr Ralph Wilken, kierownik działu technologii powierzchni w instytucie, jest ekspertem w dziedzinie PFAS. Już na długo przed tym, jak te toksyczne substancje zyskały złą sławę, był przekonany, że chce znaleźć alternatywy. I odniósł imponujące sukcesy: „Od ponad dwóch dekad skutecznie korzystamy z chemii organosiliconowej, aby racjonalnie zastąpić szerokie spektrum pozytywnych właściwości PFAS”, informuje ekspert.

Rozwiązania, które opracowali Wilken i jego zespół, są obecnie wdrażane w sektorach takich jak przemysł spożywczy – i spełniają warunki, które są niezbędne w technologii medycznej: są biokompatybilne i tym samym kompatybilne, a jednocześnie inertne, co oznacza, że nie reagują lub reagują minimalnie z innymi substancjami. Ponadto naukowcy opracowali liczne powłoki o właściwościach izolujących elektrycznie, które można optymalnie dostosować do interakcji z komórkami poprzez ich powierzchnię.

Precyzyjne dopasowanie

Bez względu na to, czy chodzi o sam produkt, czy o jego produkcję: kluczowym wymogiem, aby w przyszłości uniknąć PFAS przy zachowaniu tej samej funkcjonalności, jest precyzyjne dopasowanie odpowiedniego rozwiązania: „Jesteśmy w stanie dokładnie przeanalizować komponent do zastąpienia i celowo wybrać właściwości do zamiany. W tym procesie wspieramy naszych partnerów za pomocą sprawdzonych metod, naszej wiedzy na temat powierzchni i materiałów funkcjonalnych oraz doświadczenia, które materiały można skutecznie zastąpić. Klient bardzo szybko uzyskuje wynik, na którym może dalej pracować”, wyjaśnia Dr Kai Borcherding, kierownik działu technologii medycznych i nauk o życiu w Fraunhofer IFAM.

Na targach Compamed 2024 eksperci zaprezentowali swoje rozwiązania na stoisku wspólnoty Fraunhofer. Wśród nich znalazły się innowacyjne lakiery, takie jak plazmopolimeryczna warstwa funkcjonalna ReleasePLAS®, umożliwiająca bezpośrednią produkcję elementów z tworzyw sztucznych bez użycia środków oddzielających, powłoka antyadhezyjna PLASLON® oraz rozwiązania do funkcjonalizacji powierzchni, takie jak silikon modyfikowany promieniowaniem ultrafioletowym (VUV).