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Freudenberg Medical Oberflächentechnik erfüllt gleich drei Wünsche in einem

Autor / Redakteur: Autor | Peter Reinhardt / Peter Reinhardt

Medizintechnik mit Arzneimittelanteil könnte vor einem Boom stehen. So genannte Kombinationsprodukte ermöglichen eine äußerst selektive Wirkstoffabgabe und erhöhen die Sicherheit bei der Medikamentendosierung. Dafür braucht es innovative Technologien zur Oberflächenbehandlung. Diese haben schon mehr als einmal wegweisende Entwicklungen in der Medizintechnik ermöglicht.

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Oberflächentechnologien: Plasmabehandlung und Wirkstoffbeschichtungen machen Magenbänder, Stents und implantierbare Schläuche für ophthalmologische Anwendungen noch effizienter.
Oberflächentechnologien: Plasmabehandlung und Wirkstoffbeschichtungen machen Magenbänder, Stents und implantierbare Schläuche für ophthalmologische Anwendungen noch effizienter.
(Bilder: Freudenberg Medical / Hemoteq)

Kombinationsprodukte haben kardiovaskuläre Interventionen revolutioniert. Doch ohne innovative Oberflächentechnik hätten sich wirkstoffbeschichtete Stents und Ballons nicht in diesem Maß etablieren können. Heute reduziert die Verknüpfung minimal-invasiver Operationstechniken mit maximal-selektiver Wirkstofffreisetzung in gleichem Maße die Patientenbelastung wie sie die Therapiesicherheit und -effizienz erhöht.

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Mit Kombinationsprodukten die Märkte der Zukunft besetzen

Kann man deshalb generell von einem Boom der Kombinationsprodukte sprechen? Ja und Nein. Das Bild ist differenziert und dynamisch. Einerseits zeigt die Erfolgsgeschichte beschichteter Koronarstents Langzeitwirkung und ist auch nach 13 Jahren Marktpräsenz noch von Innovationen angetrieben. Ähnlich dynamisch entwickeln sich andere Applikationen wie die trans-arterielle Chemo-Embolisation von Tumoren mittels wirkstoffbeladener Beads. Aber es gibt durchaus noch Fachdisziplinen, in denen man vergeblich medikamentenbeschichtete Medizinprodukte oder zumindest marktnahe Entwicklungsprojekte sucht.

Das ist paradox, versprechen doch gerade Kombinationsprodukte enormen Nutzen für Patienten – und Anbietern hervorragende wirtschaftliche Perspektiven. Sie wiederbeleben die Wettbewerbsfähigkeit insbesondere dann, wenn sich der Produktlebenszyklus älterer Produkte dem Ende neigt. In dieser Phase der Transformation sind jenen Unternehmen die größten Erfolgschancen einzuräumen, denen es gelingt, unternehmensinterne und -externe Kompetenzen und Ressourcen neu zu bündeln, um Produkte zu entwickeln.

Oberflächen-Know-how als Komplettlösung beziehen

Gerade im Bereich von Oberflächenmodifikationen ist das in der Regel nicht ohne Partner möglich, die Komplettlösungen aus einer Hand anbieten. Als solcher hat sich Freudenberg Medical weltweit einen guten Ruf erarbeitet. Eingebunden in das Forschungs-, Dienstleistungs- und Vertriebsspektrum des Freudenberg-Technologiekonzerns stehen weitreichende Kapazitäten zur Verfügung, die jedoch dank der Organisation in effiziente Einheiten – bisher beispielsweise unter den Namen Helix Medical und Cambus Medical am Markt – über die Reaktionsschnelligkeit mittelständischer Unternehmen verfügen.

Das ist vor allem von Vorteil, wenn Innovationslücken bei der Entwicklung von Kombinationsprodukten zu überbrücken sind. Nicht selten scheitern vor allem kleine und mittlere Medtech-Unternehmen bei der Umsetzung vielversprechender Ideen für innovative Produkte an limitierten Ressourcen. Doch auch Großunternehmen müssen zunehmend ihre Strukturen verschlanken und Kosten senken, statt wie zu Zeiten üppiger Budgets große Teams teurer Spezialisten zu beschäftigen. Das ist doppelt problematisch, erfordert doch die Komplexität von Oberflächentechnologien zunehmend einen ganzheitlichen Ansatz eng kooperierender Entwicklungsteams.

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Co-Development-Teams beherrschen die Technik

In enger Kooperation mit den Kunden erfolgen iterative Lösungsfindungen und Designentscheidungen bei Freudenberg Medical daher durch Co- Development-Teams. Sie machen Produkte leistungsfähiger und sicherer. Denn die Anforderungen an Medikamentenbeschichtungen von Kombiprodukten sind vielfältig und komplex. Deren technische Lösungen sind jedoch nicht zwangsläufig einzigartig. „Weder kann ein einziges Beschichtungsdesign alle Anforderungen abdecken, noch ist in jedem Einzelfall eine Speziallösung erforderlich“, erklärt dazu Dr. Ingolf Schult, Director Business Development der Hemoteq AG, einem Unternehmen der Gruppe Freudenberg Medical.

Mit dem Aufbau von Beschichtungsplattformen hat Hemoteq sehr gute Erfahrungen bei der Lösungsfindung gemacht. „Auf einer Vielzahl von Materialien sind entsprechende Plattformlösungen in weiten Bereichen variierbar und somit an spezielle Designanforderungen adaptierbar, beispielsweise für neue Wirkstoffe oder spezielle Freisetzungskinetiken“, so Schult weiter. Im Ergebnis könne die Leistungsfähigkeit solcher Adaptierungen durchaus diejenige von aufwändig neu entwickelten Beschichtungsdesigns übertreffen.

Homogene Wirkstoffbeschichtung, kleinstmögliches Profil

So wurde beispielsweise gemeinsam mit dem Entwicklerteam eines Kunden die Faltung eines Angioplastie-Ballons gezielt modifiziert, um eine homogene Wirkstoffbeschichtung und ein kleinstmögliches Profil des beschichteten Ballons zu ermöglichen. Die frühzeitige Ermittlung geeigneter Faltungs-Parameter und eine systematische Variation der Beschichtungs-Parameter haben hier geholfen, die Zahl der Iterationszyklen und die Projektdauer zu reduzieren. Aber auch die Herstellbarkeit muss schon frühzeitig als essentielles Ziel im Entwicklungsprozess adressiert werden: Die Prozessführung bestimmt Qualität und Prozessleistung in gleichem Maße wie das Produktdesign, die Beschichtungsparameter oder die Zuverlässigkeit der Beschichtungsanlagen. Auch in diesem Bereich sind bewährte und flexible Technologieplattformen der Schlüssel für erfolgreiche Produkteinführungen.

Am Anfang stand der Technologietransfer

Bereits während der strategischen Ausrichtung auf die Medizintechnik- und Pharmamärkte hat Freudenberg Medical in den frühen 2000er Jahren begonnen, innovative Oberflächentechnik für medizinische Anwendungen zu erschließen. Erstes Anwendungsfeld war die Reibungsreduzierung bei Silikonprodukten. „Wir transferierten dazu erprobte hauseigene Technologien und Prozesse in die Medizintechnik“, blickt Marketingleiter René Heilmann zurück. Es folgten die Erweiterung der Anwendungsmöglichkeiten von Oberflächenmodifikationen für medizinische Anwendungen, unter anderem hydrophile Beschichtungen für Kathetersysteme und nicht zuletzt die eingangs genannten Wirkstoffbeschichtungen für Kombinationsprodukte. Heute bietet Freudenberg Medical seinen Kunden eine ganze Reihe eigener Oberflächenverfahren für unterschiedlichste Einsatzfälle.

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Oberflächen individuell programmieren

Denn: In Oberflächen steckt enorm viel Potenzial. Je nach Anforderung lassen sich die Eigenschaften der Komponenten mit den passenden Behandlungen quasi individuell programmieren – ganz gleich ob, im Endeffekt hydrophil oder hydrophob, reibungsarm oder wirkstoffabgebend. Dabei ist auch die Integration unterschiedlicher Funktionen möglich, Denn die Anforderungen von Anwendern und Patienten sind häufig komplex – und mitunter andere als diejenigen aus der Produktion. Das macht deutlich, wo die Herausforderung bei der Entwicklung innovativer Oberflächenbeschichtungen liegt: Es sind stets die Bedürfnisse dreier Zielgruppen zu beachten. Da sind zum einen die Patienten, deren Wohl und Wehe über allem steht. Dazu kommen die Anforderungen der Anwender, also der Ärzte, Schwestern etc., die zum Beispiel bei Endoskopen und Kathetern größten Wert auf Leichtgängigkeit legen. Um das Anforderungsprofil vollends komplex zu machen, melden auch noch die Prozessingenieure der Hersteller ihre Wünsche an. So zum Beispiel geschehen bei Dichtringen für Dialysekartuschen: Deren automatisierte Materialzuführung käme bei der Montage ins Stocken, wären die Oberflächen nicht reibungstechnisch optimiert. Fertig montiert rücken jedoch wieder die Dichtungseigenschaften in den Vordergrund.

Um all dem gerecht zu werden, nutzt Freudenberg Medical ein globales Netz innerbetrieblicher Forschungs- und Entwicklungseinrichtungen für Materialprüfungen, Schadensanalysen, Simulationen und die Auslegung von Bauteildesigns. Zudem wird eng mit Kliniken in Europa und den USA zusammengearbeitet.

Viele gute Beispiele für innovative Lösungen

Bleibt die Frage, wo genau mit Hilfe innovativer Oberflächen entscheidende Fortschritte in der Medizintechnik erzielt werden konnten. „Das ist in den unterschiedlichsten Anwendungen der Fall, beispielsweise bei Magenbändern zur Behandlung von Adipositas, bei Cochlea-Implantaten für Hörgeschädigte oder bei Komponenten für Herzschrittmacher“, erläutert Heilmann. Also bei Kunststoff und Silikonspritzgussteilen. Während bei Implantaten der Tragekomfort für die Patienten im Vordergrund stehe, seien in anderen Fällen der entzündungshemmende Effekt wirkstoffbeschichteter Oberflächen und die Langlebigkeit der Produkte im Fokus.

Längst ist Freudenberg Medical auch in der Lage, PTFE-Beschichtungen auf metallischen Medizinprodukten aufzubringen. In Irland werden sogenannte Hypotubes gefertigt. Diese metallischen Präzisionsröhrchen sind wichtige Komponenten für Kathetersysteme und verfügen über eine PTFE-Beschichtung zur Reduzierung der Reibung. „Wir haben dafür eine eigene, patentierte PTFE-Beschichtungstechnologie entwickelt, die den Beschichtungsprozess gleichermaßen signifikant verkürzt und verbessert“, erklärt Heilmann dazu.

Produkte mit Plasma gezielt veredeln und optimieren

Es lohnt sich also durchaus, auch mal einen Blick auf die Fertigung und die dort eingesetzten Verfahren zu werfen – etwa zur gezielten Verbesserung der Oberflächenbenetzbarkeit. „Gängige Verfahren wie Galvanisieren oder Lackieren werden zunehmend durch plasmabasierte Verfahren ergänzt, ermöglichen doch Plasmabehandlungen, Bauteileigenschaften vollständig den gewünschten Anforderungen anzupassen“, erklärt Dr. Friederike von Fragstein von Freudenberg New Technologies. Vermutlich am häufigsten wird Plasma-Oberflächentechnik verwendet, um die Oberflächenspannung von Werkstoffen zu modifizieren: So werden beispielsweise Elastomerprofile und -dichtungen sowie Polyolefin- oder PTFE-Formteile zur Verbesserung ihrer Verkleb-, Bedruck- oder Lackierbarkeit oftmals im Plasma gereinigt und aktiviert. Kontaktlinsen aus Silikon, die von Natur aus hydrophob und somit für das Auge unverträglich sind, werden heute üblicherweise im Plasma hydrophiliert und erhalten so eine augenfreundliche Silikon-Hydrogel-Oberfläche. Auch die Dichtungen von endoskopischen Kathetern und von Flüssigkeitsbeuteln für die Dialyse werden heute von Freudenberg plasmabehandelt.

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