Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Die bisher verwendeten Sterilisationsverfahren f\u00fcr Implantate und Medizinaltextilien im Krankenhausbereich sind aus hygienischer sowie arbeitschutz- und umweltschutzfachlicher Sicht unbefriedigend. Ziel des Projektes war die Entwicklung einer Niedrig-Temperatur-Sterilisationsmethode f\u00fcr Medizinaltextilien mit dem umweltfreundlichen und milden L\u00f6semittel \u00fcberkritisches Kohlendioxid (scCO2). Nosokomiale Infektionen z\u00e4hlen zu den h\u00e4ufigsten postoperativen Komplikationen und sind zumeist auf unsterile Arbeitsmittel zur\u00fcckzuf\u00fchren. Derzeit sind nur wenige, konventionelle Prozesse f\u00fcr die Sterilisation von Medizinaltextilien und Implantaten verf\u00fcgbar. Diese k\u00f6nnen das Material durch Hitzebelastung oder Strahlung sch\u00e4digen – wovon insbesondere moderne Biomaterialien betroffen sind. Beim Einsatz von Chemikalien (z.B. Ethylenoxid – ETO) hingegen kann es zu Einlagerungen von toxischen Substanzen kommen, die in Kontakt mit menschlichem Gewebe allergische Reaktionen, Entz\u00fcndungen usw. hervorrufen k\u00f6nnen.<\/p>\n
Weiterhin stellen die Methoden, die auf den Einsatz von (Radio-) Chemikalien basieren, eine erhebliche Belastung bzw. Gef\u00e4hrdung f\u00fcr Umwelt und Betreiberpersonal dar. Zielsetzung des F\u00f6rdervorhabens ist die Entwicklung eines Verfahrens zur Niedertemperatursterilisation unter Einsatz von CO2 und Ozon. Die Methode ist quasi emissions- und abfallfrei, da das CO2 recycelt und das Ozon on-site erzeugt und auch wieder vernichtet wird. Die Bereitstellung dieser innovativen Technologie w\u00e4re eine au\u00dferordentliche Verbesserung des status quo hinsichtlich \u00d6kologie und Arbeitssicherheit f\u00fcr die Sterilisation von textilen Implantaten.<\/p>\n
Im Rahmen der Entwicklung und Optimierung des Verfahrens wird die Inaktivierung verschiedener vegetativer Mikroorganismen, Sporen und Endotoxinen untersucht. Die Verschiedenheit all dieser infekti\u00f6sen Partikel stellt eine anspruchsvolle Aufgabe f\u00fcr jedes Sterilisationsverfahren dar und wurde bisher noch nicht untersucht. Au\u00dferdem wird \u00fcberpr\u00fcft, ob die neue Behandlungsmethode die Eigenschaften der polymeren Implantatmaterialien negativ ver\u00e4ndert. Auch hier besteht das Problem in der Heterogenit\u00e4t und Vielzahl der verf\u00fcgbaren Implantatmaterialien, die in dieser Untersuchung erfasst werden m\u00fcssen. Abschlie\u00dfend wird das Verfahren einer \u00f6kologischen und \u00f6konomischen Bewertung unterzogen.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenZun\u00e4chst wurden in Zusammenarbeit mit FEG Textiltechnik die zu untersuchenden Polymere ausgew\u00e4hlt. Diese basieren auf PVDF, PP, PLA und Silikon und liegen als Geflecht, Gewirke, Netz oder Garn vor. Der Aufbau der Sterilisationsapparatur erfolgte am DTNW und war Voraussetzung f\u00fcr alle nachfolgenden Arbeiten. Die \u00dcberpr\u00fcfung der Inaktivierung der vegetativen Mikroorganismen (Staphylococcus aureus und Candida albicans) sowie der Sporen (B.subtilis und B.stearothermophilus) erfolgte \u00fcber die konventionelle Plattiermethode und wurde am Anfang der Projektlaufzeit am DTNW erarbeitet.<\/p>\n
Die Untersuchungen zur Fasersch\u00e4digung w\u00e4hrend des Prozesses waren aufgeteilt auf Oberfl\u00e4chenbeurteilung mittels XPS und ESR, die vom DTNW koordiniert wurden. Die physikalischen Parameter Zugfestigkeit und die Elastizit\u00e4t wurden von FEG ermittelt. FEG \u00fcbernahm auch die Eluierung der behandelten Textilien, um diese auf Reststoffe zu untersuchen. Weiterhin wurden LAL-Tests zur Absch\u00e4tzung der Pyrogenit\u00e4t und ein Zytotoxizit\u00e4tstest an Bindegewebszellen durchgef\u00fchrt. Die Planung der Versuche mittels DoE, die Sammlung der Daten sowie deren Auswertung f\u00fcr die textiltechnologischen als auch die mikrobiologischen Parameter (mittels ANOVA) wurde \u00fcber die gesamte Projektlaufzeit vom DTNW koordiniert.<\/p>\n
Die dargelegten Arbeiten waren geeignet, die Auswirkungen des CO2-basierten Verfahrens auf die eingesetzten Polymermaterialien zu bewerten, die bisher noch nicht bekannt waren. Au\u00dferdem wurden neue Erkenntnisse \u00fcber die Effizienz des Verfahrens hinsichtlich der Inaktivierung der genannten infekti\u00f6sen Partikel gewonnen. Gegen Ende der Projektlaufzeit erfolgte der Vergleich des neuen Verfahrens mit der konventionellen ETO Sterilisation. Dabei wurden Vor- und Nachteile der Verfahren f\u00fcr die Umwelt gegen\u00fcbergestellt und bewertet.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
– Sterilisation medizinischer Hochleistungs-Textilien mittels komprimiertem CO2 und O3
\n Techtextil, 14. Internationales Techtextil-Symposium f\u00fcr Technische Textilien, Vliesstoffe, und
\n textilarmierte Werkstoffe, Frankfurt, 2007
\n– Sterilise implantable high-tech (bio-) materials the eco-friendly way 11th European meeting on
\n Supercritical Fluids, Barcelona, 2008
\n– Low-temperature sterilisation of polymers for biomedical applications using sub- and
\n supercritical fluids Poster Pr\u00e4sentation und Vortrag anl\u00e4sslich des Malcom-Lilly-awards, 7th
\n European Symposium on Biochemical Engineering Science, Faro, 2008
\n– Eco-friendly sterilisation of implantable textiles – Process compatibility for high-tech (bio-)
\n polymers ESB European Symposium on Biomaterials, Brighton, UK, 2007 (Poster)<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Im Rahmen des durch die DBU gef\u00f6rderten Projektes wurde am DTNW ein umwelt- und materialschonendes Verfahren zur Niedrig-Temperatur-Sterilisation entwickelt und am Beispiel von teils thermolabilen Hightech-Implantaten auf Basis verschiedener (Bio-) Polymere untersucht. Diese werden von der FEG-Textiltechnik entwickelt, und immer h\u00e4ufiger eingesetzt, um menschliches Gewebe zu konservieren, wiederherzustellen oder um die Funktion von gesch\u00e4digten Organen zu verbessern. In dem innovativen Verfahren wird hoch komprimiertes CO2 bei Dr\u00fccken bis zu 100 bar mit Ozon als Additiv zur Inaktivierung von krankenhausrelevanten Keimen eingesetzt. Die Prozessparameter wurden f\u00fcr die Abt\u00f6tung humanpathogener Bakterien, Pilze sowie Sporen optimiert, wobei bei vergleichbarer Beanspruchung des Materials die Sterilisationszeit gegen\u00fcber konventionellen Verfahren verk\u00fcrzt werden konnte. Dar\u00fcber hinaus konnte anhand von Zellkulturversuchen gezeigt werden, dass keine Quarant\u00e4nezeit notwendig ist, was Entwicklungen auf dem Gebiet der on-demand Medizintechnik gestattet. Dar\u00fcber hinaus ergeben sich M\u00f6glichkeiten f\u00fcr einen Einsatz der Technologie in Bereichen der Pharmazeutika-Sterilisation und Biotechnologie. Sowohl seitens der Emissionen als auch der Verfahrenssicherheit werden Vorteile durch das neue Verfahren gegen\u00fcber konventionellen Prozessen erzielt, da weder mit radioaktiven mit noch giftigen Stoffen hantiert werden muss, noch fallen sch\u00e4dlichen Emissionen an.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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