Entwicklung eines Niedertemperatur Sterilisationsverfahrens für thermisch instabile medizinische Implantate am Beispiel von Kollagen

Das Forschungsvorhaben „Entwicklung eines Niedertemperatur Sterilisationsverfahrens für thermisch instabile medizinische Implantate am Beispiel von Kollagen“, Reg.-Nr.: VF160049 wurde anteilig vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages innerhalb des Förderprogramms „FuE-Förderung gemeinnütziger externer Industrieforschungseinrichtungen in Ostdeutschland – Modul Vorlaufforschung (VF)“ über den Projektträger EuroNorm GmbH gefördert. Wir bedanken uns für die gewährte Unterstützung.


Kollagenmaterialien werden in verschiedener Form im klinischen Alltag verwendet, z. B. als blutstillender Schwamm nach Zahnextraktionen, ebenso als Substrat beim Tissue engineering. Der Vorteil von Kollagen liegt hier in der hervorragenden Biokompatibilität. Alle diese Anwendungen erfordern eine Sterilisation, bei welcher Gerüststruktur, Gerüststabilität und Biokompatibilität des Kollagens erhalten bleiben. Kollagen ist jedoch thermisch empfindlich und denaturiert in Feuchte bei Temperaturen oberhalb von 60 °C. Daher sind die für die Sterilisation gängigen thermischen Verfahren ungeeignet.

Bei den nicht nasschemischen Methoden gibt es bereits etablierte Sterilisationsverfahren, die auf Bestrahlung mittels γ‐Strahlung, Röntgenstrahlung, Elektronenstrahl oder der Sterilisation mit Ethylenoxid (EtO) beruhen. Jedoch sind diese kostenintensiv und haben ebenfalls eine zerstörende Wirkung auf die Molekülstruktur des Kollagens.

Daher sollte im Vorhaben ein kostengünstiges und schnelles Sterilisationsverfahren entwickelt werden, welches die mechanischen Eigenschaften und die Biokompatibilität des Materials nicht negativ verändert. Das entwickelte Verfahren beruht auf der Niedertemperatur‐Gas‐Plasma-Sterilisation und verwendet eine Peroxoessigsäure / Wasserstoffperoxidlösung als Sterilisationsagens in einem kommerziell erhältlichen Sterilisator. Die Methode wurde beispielhaft an auf Kollagen basierenden Materialien wie Schwämmen und Folien entwickelt. Es zeigte sich, dass weder die chemische Struktur, noch die mechanischen Eigenschaften dieser Folien und Schwämme verändert wurden. Die Biokompatibilität konnte nach einem vor der Verwendung in der Zellkultur durchgeführten Waschschritt wiederhergestellt werden. Das Verfahren birgt ein hohes Potential für die Industrie, jedoch sollten vor einem Transfer noch weitere wichtige thermolabile Polymere und oberflächenmodifizierte Materialien untersucht werden.

 

Bericht anfragen