Plasma in der Medizintechnik
Fertigungsprozesse in der Medizintechnik verlangen allerhöchste Standards, die über die Anforderungen in den meisten anderen Industrien weit hinausgehen. Oberflächen müssen hier nicht nur rein, sondern absolut makellos oder steril sein. Die Vorbehandlungsprozesse in der Medizintechnik müssen darüber hinaus sehr zuverlässig und auf das Genauste reproduzierbar sein.
Die Plasmavorbehandlung zur Haftungsverbesserung von Druckfarben ist in der Medizintechnik ein seit längerem verbreitetes Verfahren. Mit Openair-Plasma® geht die Firma Plasmatreat einen Schritt weiter.
Klinisch sicher, steril und reproduzierbar – breites Anwendungsspektrum von Openair-Plasma® in der Medizintechnik
Das Openair-Plasma® Verfahren ermöglicht die effektive Haftung von Hart-Weich-Verbunden, das Ausrüsten von Membranen (Filtermedien) sowie die Plasmafunktionalisierung von Kunststoffoberflächen. Und das alles keimfrei dank Plasmasterilisation bzw. Plasmadesinfektion.
Vorteile Plasma- Oberflächenmodifizierung:
- einfache Prozesse durch trockene, physikalische Plasmabehandlung
- sichere Reproduzierbarkeit der Vorbehandlungsparameter
- 100%ige Prozessüberwachung durch PES (Plasma-Emissions-Spektroskopie)
Plasmatreat verfügt über mehr als 20 Jahre Erfahrung in der Anwendung von Niederdruckplasma und atmosphärischem Plasma zur Vorbehandlung von Polymeroberflächen, einschließlich Behandlungsschritten wie Reinigung, Haftungsförderung und Abscheidung von funktionellen Beschichtungen oder Schichten. In unseren Labors im Silicon Valley arbeiten wir mit Partnern aus der Industrie an der Entwicklung bahnbrechender Lösungen.
Plasma-Modifikation: Gießen von medizinischen Filtern
Die Membran von medizinischen Filtern muss für den entsprechenden Anwendungszweck in ihren Permeationseigenschaften optimiert und höchst effizient sein. Häufig wird diese aus getufteten Kapillaren hergestellt. Um eine sichere Funktion der Membran zu ermöglichen darf es an keiner Stelle zum Durchschlag kommen. Insbesondere muss die Membran bei der Herstellung sicher mit den Filter-Endscheiben abgedichtet werden.
Hocheffiziente Herstellung medizinischer Filter: Sicherer Verguss von Blutfiltern und Oxigenatoren
Aufgrund der Hydrophobität der Membran ist eine zuverlässige Haftung an diesen Stellen jedoch nur mit entsprechender Oberflächenmodifizierung möglich. In dieser medizintechnischen Anwendung hat sich Openair-Plasma® bereits seit vielen Jahren bestens bewährt: die hydrophobe Oberfläche der Membran wird exakt an der Stelle vorbehandelt, wo im weiteren Schritt der Verguss mit den Filterendscheiben stattfindet.
Das Ergebnis sind sichere, hochwertig verarbeitete medizinische Filter dank Plasmamodifikation.
2K-Spritzguss und Ummantelung von Metallinserts – Openair-Plasma® ermöglicht dichten und sicheren Verbund
Bei der Herstellung medizinischer Geräte darf nur eine begrenzte Anzahl zertifizierter Ausgangsmaterialien eingesetzt werden. Materialkombinationen sind daher, insbesondere für den 2K-Spritzguss, kompliziert. Um die nicht kompatiblen Ausgangmaterialien dennoch miteinander extrudieren zu können, bedarf es der Openair-Plasma® Behandlung, die eine sichere Haftfertigkeit sicherstellt.
Gerade beim Umspritzen von Einlegeteilen ist ein sicherer Verbund wichtig. Bei der Herstellung von Inserts z.B. wird der Einleger in das Werkzeug eingebracht und mit Polycarbonat umspritzt. Die Vorbehandlung mit einem potenzialfreien, getakteten Openair-Plasma® Strahl bewirkt die mikrofeine Reinigung dieser Metallinserts vor dem Spritzgießen.
Gleichzeitig wird durch die Plasmaenergie eine Oberflächenaktivierung erzielt. Dadurch wird ein absolut dichter Werkstoffverbund zwischen dem Metall und der Polycarbonat-Ummantelung ermöglicht.
Openair-Plasma® Behandlung von Spritzennadeln: Needle Hub-Bonding, Druckvorbereitung und Nanobeschichtung
Die Gehäuse von Einwegspritzen und Nadelaufsätzen bestehen als Massenartikel aus unpolaren Kunststoffen wie Polypropylen (PP) oder COC. Dies stellt eine Herausforderung für die Weiterverarbeitung und Konfektionierung hinsichtlich der Verklebung, Bedruckung und der Funktionalisierung der Spritzen dar.
Die Openair-Plasma® Behandlung stellt hierfür sehr einfache und vielseitige Lösungen zur Verfügung.
- Sicheres Verkleben. Die selektive Vorbehandlung von Needle-Hubs ermöglicht eine sichere Verklebung von Spritze und Nadel.
- Optimale Druckhaftung. Vor der Bedruckung von Spritzen wird durch die großflächige Plasmabehandlung des unpolaren Kunststoffes die Oberflächenspannung erhöht. Dies ermöglicht eine sichere Haftfertigkeit der Druckfarben.
- Funktionale Nanobeschichtung. Die Beschichtung der Spritzeninnenenseiten im PlasmaPlus®-Verfahren ermöglicht die reibungsarme Funktion der Spritzenkolben.
Ablagerungsfreie Plasmaversiegelung – keimfreies Verschließen von Glasampullen
Glasampullen gelten in der Medizin als die sichersten Gefäße für die Aufbewahrung parenteraler Flüssigkeiten. Das Verschließen der Ampullen erfolgt konventionell mit einem Gas/Sauerstoffgemisch, wobei als Brennergas meistens Propan/Butan oder Erdgas verwendet wird. Das Verschließen der Ampullen verlangt jedoch optimale Bedingungen. Je nach Einstellung des Gasgemisches kommt es bei diesem Verfahren zu Ablagerungen und Rußbildung im Inneren der Ampullen und somit zur Verunreinigung der Inhalte. Für diese Problematik hat Plasmatreat eine spezielle Openair-Plasma®-Düsentechnik mit höchster Plasmaleistung und 100% reproduzierbaren Prozessparametern entwickelt.
Keimfreies Verschweißen von Glasampullen:
Die Plasmaenergie wird in diesem Verfahren gezielt zum keimfreien Verschließen der Glasampullen eingesetzt (Plasmaversiegelung und Plasmasterilisation).
Da das Plasma keine Verbrennung (Oxidation) im herkömmlichen Sinne ist, entstehen weder Abgase noch Ruß. Verunreinigungen durch Flammenreaktion sind ausgeschlossen.
Plasma in der Labortechnik – optimale Funktionsbeschichtung von Kunststoffen, Hydrophilisieren von Petrischalen
Keimbildung und das Wachstum der verschiedensten Keime korrelieren besonders mit dem Sauerstoffgehalt und der Benetzbarkeit der Oberflächen. In der Labormedizin ist daher insbesondere bei Oberflächen aus unpolaren Kunststoffen eine effektive Vorbehandlung notwendig. Das Plasmaverfahren bietet verschiedene Anwendungsmöglichkeiten für die Herstellung optimaler Oberflächen für labortechnische Prozesse.
Durch die Behandlung von Petrischalen mit Openair-Plasma® lässt sich ein Hydrophilisieren der Oberflächen bewirken. Zudem wird mit Hilfe des PlasmaPlus®-Verfahrens eine hauchdünne, glasartige Nanobeschichtung aufgetragen.
Die individuelle Spezifizierung des Plasmas ermöglicht eine gezielt steuerbare Oberflächenkomposition und damit individuelle Einstellungen im Tissue Engineering sowie in der Züchtung von Zellkulturen.
Optimales Benetzungs- und Fließverhalten für Lap-on-chip/Biochip
Mikrofluidische Systeme sind neue Analysemethoden für die Biotechnologie und Medizintechnik. Auf sogenannten BioChips (lab-on-chip) können viele analytische Reaktionen parallel ablaufen und so in kürzester Zeit zuverlässige Informationen gewonnen werden.
Mikrofluidik: Erzeugung gewünschter Oberflächeneigenschaften auf Lab-on-Chip-Geräten
Der Schlüssel zu dieser Art von Analyse ist die Verteilung und Interaktion von Flüssigkeiten auf Oberflächen. Entscheidend ist das Benetzungs- und Fließverhalten auf dem Träger. Verschiedene Trägermaterialien weisen unterschiedliche Eigenschaften auf. Polymere Arrays aus PS, PP, PMMA, PDMS oder COC haben in der Regel eine schlechtere Benetzbarkeit oder reagieren unerwünscht mit den Flüssigkeiten.
Geführtes Reengineering der Oberflächeneigenschaften dank Aurora-Niederdruckplasma
Die Oberflächeneigenschaften von Lab-on-Chips werden mit dem Aurora-Niederdruckplasma positiv verändert: Zum einen wird die Oberflächenbenetzung kontrolliert verbessert, zum anderen wird die Wechselwirkung mit dem Substrat durch die Abscheidung einer glasartigen Schicht verhindert.
Hydrophobe Schichten mit Langzeitstabilität
Darüber hinaus können mit Aurora-Plasma langzeitstabile, selektive hydrophobe Schichten auf der Oberfläche abgeschieden werden. Dieser Effekt ermöglicht die Erhaltung der mikrofluidischen Trennung in manchen Fällen über mehrere Jahre.
Plasmavorbehandlung für zuverlässige Ballonkatheter
In der Medizin werden Katheter zur minimalinvasiven Behandlung von Erkrankungen wie verstopften Arterien eingesetzt. Der Katheter wird durch die Arterien geführt, bis er die zu behandelnde Stelle erreicht. Die Verstopfung in der Arterie wird dann mit Hilfe eines Ballons beseitigt.
Für die Herstellung von Ballonkathetern stehen verschiedene Niederdruckplasmaanwendungen zur Verfügung:
Zuverlässiges Schweißen, Dichten und Kleben von Katheterkomponenten
Der empfindliche Ballon muss zuverlässig mit dem Katheterschlauch verbunden werden. Dies geschieht in der Regel durch Laserschweißen. Um optimale Schweißergebnisse zu erzielen, wird der Katheter mit Niederdruckplasma vorbehandelt. Die Plasmavorbehandlung öffnet und reinigt die Oberflächen der verschiedenen Komponenten und ermöglicht so eine äußerst robuste Abdichtung. Viele bisher unverträgliche Materialien konnten auf diese Weise zuverlässig verschweißt werden.
Medikamenten-Beschichtung
Während des Plasmaprozesses werden die Ballons mit einem Medikament in einer exakten Dosierung beschichtet. Die Ballons werden mit Hilfe des Katheters an die betroffene Stelle im Körper geführt. Wenn der Ballon geöffnet wird, wird das Medikament freigesetzt. Das Medikament muss zuverlässig an dem Ballon haften. An der entsprechenden Stelle im Körper muss das Medikament sicher und in der gewünschten Dosierung abgegeben werden.
Gleit-Beschichtung: Hydrophobe Beschichtung auf der Außenfläche des Katheters
Die Reibung zwischen Katheter und Blutgefäßwänden wird oft als schmerzhaft empfunden. Eine superhydrophobe Beschichtung des Katheters verringert nicht nur die Reibung beim Einführen des Katheters, sondern ermöglicht auch eine exakte Positionierung des Ballons im Körper.
Für diese Anwendungen ist eine einheitliche Vorbehandlung unter reproduzierbaren Bedingungen unerlässlich. Dies kann durch den Plasmaprozess der Katheterkomponenten erreicht werden. Andere Behandlungsmethoden, die hohe Temperaturen beinhalten oder mit elektrischen Lichtbögen einhergehen, können den Katheter oder Ballon teilweise beschädigen und stellen Risiken für die medizinische Anwendung dar.
Das von Plasmatreat entwickelte Aurora Tubing System liefert eine außergewöhnlich gleichmäßige Plasmaintensität im gesamten Behandlungsraum.
Dünnwandige medizinische Polymere werden in hoher Qualität zum sicheren Schweißen aktiviert. Funktionelle Beschichtungen wie Gleitbeschichtungen oder Medikamentenbeschichtungen werden mit reaktiven Gasen im Niederdruckplasmaverfahren homogen auf die Polymere aufgebracht.
