Plasmaschichten für die Medizintechnik

Osteoplasten auf einer hydrophilen (links) und hydrophoben (rechts) Oberfläche eines Zahnimplantats aus Titan.
© Fraunhofer IFAM

Osteoplasten auf einer hydrophilen (links) und hydrophoben (rechts) Oberfläche eines Zahnimplantats aus Titan.

Zellen auf einer hydrophilen SiOx-Schicht.
© Fraunhofer IFAM

Zellen auf einer hydrophilen SiOx-Schicht.

Zellen auf einer hydrophoben SiOx(CH3)y-Schicht.
© Fraunhofer IFAM

Zellen auf einer hydrophoben SiOx(CH3)y-Schicht.

Die Experten aus dem Bereich Plasmatechnik und Oberflächen PLATO des Fraunhofer IFAM entwickeln in enger Zusammenarbeit mit Ihnen als Kunde maßgeschneiderte, funktionelle Oberflächen und Beschichtungen für Medizinprodukte. Diese Aktivitäten sind Bestandteil des Geschäftsfeldes Medizintechnik.
 

Plasmapolymere Schichtsysteme mit biologischer Wirkung

Beschichtungen für die Medizintechnik können sehr vielfältig genutzt werden. Von biokompatiblen Farbkodierungen auf Implantaten zur Vermeidung von Verwechslungen, über bioaktive Beschichtungen zur Optimierung des Anwachsens von Knochenzellen bis hin zu Antibiotika-Speicherschichten. Besonders auf dem Gebiet der antimikrobiellen, biokompatiblen und nicht zytotoxischen Beschichtungen hat das Fraunhofer IFAM langjährige Erfahrung. Hierüberhinaus kann mittels Kombinationsbeschichtungen aus metallischen Partikeln zusammen mit Antibiotikabeschichtungen eine synergistische, lokale Wirkstoffbeschichtung gezielt auf Implantate zur präventiven oder therapeutischen Anwendung aufgebracht werden. Eine bei der Fertigung aufgebrachte Strukturierung einer Implantatoberfläche kann genutzt werden, um das An- und Einwachsverhalten des Knochens positiv zu beeinflussen. Poröse Bereiche in Bauteilen ermöglichen beispielsweise die Vaskularisierung von Implantaten, welche bei der Neubildung von Gewebe vorteilhaft ist und das Implantat fixiert. Weitere Möglichkeiten wären beispielhaft die Beschichtung von polymeren Implantaten (beispielsweise PEEK) mit Titan oder Titanoxid zur Steigerung der Biokompatibilität.

Auch Beschichtungen einer mehr technischen Oberfläche eines Medizinproduktes können einen erheblichen Kundenutzen darstellen. Beispiele sind biofunktionale Oberflächen zur Steuerung der Zelladhäsion oder zur Vermeidung der unspezifischen Adsorption von Biomolekülen, wie beispielsweise Proteinen. Auch umgekehrt kann der Prozess eingestellt werden, sodass eine gewünschte Kopplung von funktionellen Gruppen gefördert wird. Eine Aktivierung steuert die Oberflächenenergie so, dass sich eine hydrophobe Oberfläche in eine hydrophile ändert. Eine solche Anpassung der Oberflächenenergie beeinflusst die Zelladhäsion beträchtlich.

Genauso können Plasma-Beschichtungen für die Anpassungen der Oberflächenhaptik, beispielsweise von Prothesen, eingesetzt werden oder andere zum mechanischen Schutz von Medizinprodukten (Kratzschutz, Abrieb, etc.).
 

Funktionelle Oberflächen in der Medizin

  • Biokompatible, hydrophile Beschichtungen mit gutem Einwachsverhalten auf Basis von Ti, TiO2 oder SiO2
  • Biokompatible, hydrophobe Beschichtungen mit reduzierter Zelladhäsion auf Basis von PDMS
  • Antimikrobielle, nicht-cytotoxische Beschichtungen auf Basis von SiO2 bzw. TiO2 und Ag
  • Dekorative, farbige Beschichtungen zur (lokalen) Produktkennzeichnung und Unterscheidung
  • Antibiotikahaltige Beschichtungen mit einstellbaren Freisetzungsverhalten
  • Proteinabweisende, hydrophobe Beschichtungen auf Basis Polyethylenglykol (PEG) Abriebvermindernde, hydrophile Beschichtung auf Basis SiOxCyHz für Polymere, Metalle oder Keramiken
  • Haptik modifizierte Silikonoberflächen