medizin&technik 01.2024

Dr. Ralph Wilken leitet den Bereich Oberflächentechnik am
Fraunhofer IFAM in Bremen und ist an der Entwicklung der
Plaslon-Technologie beteiligt. Die damit aufgebrachten
Schichten bieten PFAS- typische Eigenschaften
stimmte Eigenschaften auch ohne fluorhaltige
Moleküle erzeugen lassen.
„Es kommt natürlich immer darauf an,
welche Eigenschaften ein Produkt haben
soll“, sagt Dr. Ralph Wilken, der am
Fraunhofer IFAM den Bereich Oberflächentechnik
leitet. „PFAS bieten eine einzigartige
Kombination von Eigenschaften,
die man nicht ohne weiteres mit einem
anderen Verfahren nachbilden kann.“
Aber: Nicht in jeder Anwendung werden
alle diese Eigenschaften gebraucht, sondern
meist nur eine oder einige wenige.
Seit zehn Jahren Projekte zur
PFAS-Substition in der Medizin
Und manche, wie Gleitfähigkeit, Härte
oder Abriebbeständigkeit, können die
Fraunhofer-Experten mit einem von ihnen
entwickelten plasmabasierten Verfahren
hervorrufen. Das ist auch für die Medizintechnik
interessant. „Seit etwa zehn Jahren
arbeiten wir dazu mit Herstellern von
Implantaten, Kathetern oder auch Instrumenten
für die minimal-invasive Chirurgie
zusammen“, sagt Wilken.
Technisch sind die Dinge zum Teil
schon weit vorangekommen. „Aber bis so
ein Medizinprodukt zertifiziert ist und auf
den Markt kommt, kann es – je nach Klassifizierung
des Produktes – leicht drei bis
acht Jahre dauern“, sagt Wilken. Sein Kollege
Dr. Kai Borcherding, Geschäftsfeldleiter
Medizintechnik und Life Sciences
am Fraunhofer IFAM, ergänzt: „Die Unternehmen,
mit denen wir bisher zusammenarbeiten,
haben diese langen Zeitspannen
im Blick und deswegen frühzeitig
begonnen, nach Alternativen zu fluorhaltigen
Verbindungen zu suchen.“
Den Anstoß für entsprechende Projekte
gab vor rund 20 Jahren die Erkenntnis,
dass Reste fluorhaltiger Trennmittel aus
Formen auf den darin hergestellten Produkten
verblieben. Insbesondere dann,
wenn die Produkte wie bei kohlefaserverstärkten
Kunststoffbauteilen, kurz CFK,
mithilfe von Reaktivharzen hergestellt
werden. Sehr leistungsfähige Trennschichten
stellen die IFAM-Mitarbeiter
heute auf siliziumorganischer Basis her
und haben diese weiter optimiert. Von
Fluor ist hier nicht mehr die Rede.
„Als erstes haben wir die trennenden und
hydrophoben Eigenschaften erreicht“,
sagt Wilken. „Dann haben wir auf die Festigkeit
hin optimiert. Heute überstehen
die Schichten 10000 Durchläufe.“ Auch
die Temperaturbeständigkeit, die zum
Beispiel für die Anwendung in Pfannen erforderlich
ist, wurde erreicht. „Wir können
also eine PTFE-Beschichtung ersetzen.“
Aktuell sollen die Schichten noch
abriebbeständiger werden und auch hydrophobe
Eigenschaften bekommen.
Die Schichten erzeugen die Bremer mit
einer Niederdruckplasmatechnologie, der
Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition,
kurz PECVD. Die Schichten sind interessant
für die Luftfahrt- und Automobilindustrie,
für die Hersteller von Haushaltsgeräten
und Elektronik sowie für die
Medizintechnik. „In diesem Bereich machen
die Projekte aus der Medizintechnik
schon jetzt etwa zwanzig Prozent aus“,
sagt Wilken. Das Verfahren bezeichnen
die IFAM-Ingenieure als Plaslon-Technologie
und haben ihre Erfindung durch Patente
geschützt. Nach Wilkens Einschätzung
ist das Institut damit weit vorn beim
Ersatz von PFAS.
Produkte mit Plaslon-Beschichtung besitzen
gute Gleiteigenschaften, sie können
chemisch resistent und antiadhäsiv
sein, zum Teil auch sehr gut elektrisch isolieren.
Sie sind härter als PFAS – und laut
Wilken ist mit der siliziumorganischen
Verbindung sogar die bei PFAS geschätzte
oleophobe Eigenschaft teilweise erreichbar.
Ähnliche Erkenntnisse liegen zur optischen
Transparenz vor. „Bei der elektrischen
Isolation wiederum müssen wir
schauen, was sich zum Beispiel im Umfeld
eines Gewebes erreichen lässt und welche
Isolationseigenschaften vorgegeben
sind“, sagt Wilken. Die Schicht ist durch
verschiedene Verfahren sterilisierbar.
Auch die Frage nach der Entsorgung
oder resultierenden Emissionen braucht
niemanden zu schrecken. Kommt ein mit
siliziumorganischen Verbindungen beschichtetes
Produkt an sein Lebensende,
lässt es sich verbrennen. Von der Beschichtung
bleiben „toxikologisch unbedenkliche
Silikate, also quasi Sand“. Alles
in allem hat das Plaslon-Verfahren der
Medizintechnik Wilkens Meinung nach
eine Menge zu bieten. „Wir freuen uns natürlich,
dass schon Hersteller auf uns aufmerksam
geworden sind und uns kontaktiert
haben.“
Wilken und seine Kollegen stellen ihr
Wissen zu den Möglichkeiten der Plaslon-
Beschichtungstechnologie inzwischen
auch in einem weiteren Projekt zur Verfügung:
Darin arbeiten Fachleute vom
Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit
und Systemzuverlässigkeit LBF in Darmstadt
mit 21 Teilnehmern aus der Industrie
zusammen.
Ihr Ende 2023 gestartetes Verbundprojekt
zum Ersatz von PFAS in der Industrie
bringt zunächst vor allem Recherche -
arbeit mit sich. Die Beteiligten stellen zusammen,
welche Aufgaben bisher PFAS
Weitere Informationen
Zur ECHA und zu Neuigkeiten zum
möglichen PFAS-Verbot:
https://hier.pro/x4VfF
Fraunhofer IFAM (Plaslon):
https://hier.pro/XmcC7
Fraunhofer LBF, Verbundprojekt:
https://hier.pro/Dfgfq
Medical Mountains, Handout PFAS:
https://hier.pro/PgbA2
Review „PFAS: forever chemicals...“:
https://hier.pro/4qfUL
(Bild: Fraunhofer IFAM)
01/2024 medizin&technik 19