medizin&technik 01.2024

■ [ TECHNIK ]
Je weniger Rückstände auf der Oberfläche von Instrumenten zurückbleiben, desto einfacher ist das Reinigen und
Sterilisieren des Bestecks. Der Lotuseffekt, der sich künstlich erzeugen lässt, trägt dazu bei
(Bild: nimon_t/stock.adobe.com)
UKP-Laser: Lotus-Effekt
auf Instrumenten für die Chirurgie
Lotuseffekt durch Licht | Wie lassen sich mittels UKP-Laser superhydrophobe Ober -
flächen auf einem Chirurgieinstrument erzeugen? Das haben Mitarbeiter der Hochschule
Furtwangen am Beispiel einer Nahtschere getestet. Die optimalen Parameter
wollen sie künftig mit einer Fünf-Achs-Laserbearbeitungsanlage ausarbeiten. Eine
Erkenntnis: Die Oberfläche verändert sich nach der Bearbeitung noch.
Eine geniale Eigenschaft, die die Evolution
hervorgebracht hat, ist der so
genannte Lotuseffekt: Die Blattoberfläche
der Lotus-Pflanze wird von Wasser nicht
benetzt. Das liegt an einer Kombina tion
von Mikro- und Nanostrukturen, die eine
hydrophobe Oberfläche entstehen lassen.
Für viele biomedizinische Anwendungen
ist diese Eigenschaft sehr interessant.
Solche Oberflächen lassen sich auch
künstlich mit dem Laser erzeugen – zum
IHR STICHWORT
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Künstlich erzeugte Strukturen machen
Oberflächen hydrophob
Interessant für Endoskope, Instrumente
und die Interaktion mit Zellen
Parameter für die Fertigung getestet
Beispiel auf technischen Materialien. Damit
erhalten zum Beispiel medizinische
Implantate selbstreinigende Eigenschaften.
Eine künstliche superhydrophobe
Oberfläche ermöglicht auch eine kontrollierte
zelluläre Interaktion oder Protein -
adsorption und beeinflusst bakterielles
Wachstum.
Lotus-Effekt: Blut und andere
Flüssigkeiten haften weniger
In medizinischen Instrumenten wie Geräten
zum Verabreichen von Medikamenten,
Diagnose- und Operationsinstrumenten
ist der Effekt ebenfalls von Nutzen:
Für den Chirurgen ist es von Vorteil, wenn
kein Blut oder andere Körperflüssigkeiten
am Werkzeug haften und so die Sicht beeinträchtigen.
Wenn weniger Rückstände
auf der Oberfläche zurückbleiben, vereinfacht
das auch das Reinigen und Sterilisieren
des Bestecks.
In einem aktuellen Projekt wurde nun
die Technik weiterentwickelt und eingesetzt,
um die Passflächen einer Nahtschere
aus einer Stahllegierung zu strukturieren.
Die Strukturen machen die Spitze der
Schere besser sichtbar, und diese lässt
sich auch einfacher reinigen. Die Technologie
lässt sich, abgesehen von der Schere,
aber auch auf viele weitere Bereiche der
Medizintechnik übertragen.
Neu an dem im Projekt gewählten Ansatz
war der Einsatz von UKP-Lasern, also
ultrakurz gepulsten Lasern, die besonders
viel Kontrolle beim Bearbeiten vieler medizinisch
relevanter Werkstoffe ermöglichen
– von Kunststoffen über Metalllegierungen
bis hin zu Keramiken. Damit lassen
sich Nanostrukturen erzeugen, die
von der Größe her den winzigen Härchen
der Lotusblume ähneln.
Um den hydrophoben Effekt auf einer
Oberfläche gemäß dem Vorbild aus der
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