Medizinisch-biotechnologische Applikationen

Das Wachstum des Medizintechnik-Sektors wird von einer Vielzahl von Innovationen begleitet. Die Entwicklung neuer Produkte und medizinischer Geräte sowie Therapien basiert häufig auf hochkomplexen Ausgangsmaterialien. Das Fraunhofer FEP forscht und entwickelt seit vielen Jahren Technologien zur Modifizierung, Funktionalisierung und Beschichtung von Oberflächen. Hierfür nutzen wir unsere Kernkompetenzen in der Elektronenstrahl- und Plasmatechnologie, Präzisionsbeschichtung und der organischen Elektronik. Dieses Know-how setzen wir zunehmend für medizinische und biotechnologische Fragestellungen ein, um innovative Lösungen, Technologien und effiziente Behandlungsmethoden anbieten zu können.

Vor allem die Themengebiete Sterilisation, Hygienisierung und Inaktivierung sowie Aufbereitung von Gewebetransplantaten haben deutlichen inhaltlichen Zuwachs erfahren. Die Behandlung biologischer Gewebe mittels niederenergetischer Elektronen ist zentraler Schwerpunkt der Forschung an neuen Möglichkeiten zur Sterilisation und Konservierung derartiger Transplantate. Mit unseren Kerntechnologien können wir biofunktionale Beschichtungen auf Oberflächen aufbringen oder gezielt Veränderungen der Oberflächeneigenschaften, beispielsweise zur Erhöhung der Verträglichkeit für das biologische Umfeld (Biokompatibilität) von Implantaten vornehmen. Im Bereich der Wundheilung arbeitet das Fraunhofer FEP mit verschiedenen antimikrobiell wirksamen Beschichtungen. Die Behandlung medizintechnischer Produkte mit niederenergetischen Elektronen hat sich zudem als ein effektives Werkzeug zur Keimminderung und Sterilisation von Verpackungen, Implantaten und Medizingeräten erwiesen. In unserer biomedizinischen Laboreinheit können wir behandelte Oberflächen direkt auf ihre Biokompatibilität und ihren Sterilisationsgrad prüfen. Bei der Inaktivierung von Viren zur Impfstoffherstellung wird der Ersatz der Chemie-basierter Methoden durch Elektronenstrahlbehandlung verfolgt. Diese ist schneller und gleichzeitig schonender für die Impfseren, sodass effektivere Impfstoffe in kurzer Zeit hergestellt werden können. Überdies wird am Einsatz von organischen Leuchtdioden (OLED) beispielsweise zum Einsatz in der Lichttherapie  oder zur Zellstimulation geforscht. Seit 2019 befasst sich unsere Forschungstätigkeit mit den aufstrebenden Themen biotechnologischer Prozesse, wobei die Kombination traditioneller FEP-Kernkompetenzen mit neuartigen Bioreaktor-Systemen für verschiedenste Einsatzzwecke erforscht wird.

Lassen Sie uns gemeinsam eine passende Lösung für Ihre medizinischen oder biotechnologischen Anwendungen finden. Wir freuen uns auf Ihre Kontaktaufnahme!

Unser Angebot

Das Fraunhofer FEP bietet umfassende Kompetenzen hinsichtlich der Entwicklung und Verbesserung von Technologien für die medizinische Anwendung entlang der gesamten Wertschöpfungskette:

  • Individualisierte Machbarkeitsstudien
  • Konzipierung von F&E-Projekten mit Arbeitspaketen, Meilensteinen, Kosten
  • Technologieentwicklung von Beschichtungslösungen für medizinische Applikationen
  • Entwicklung biofunktionaler Beschichtungen
  • Entwicklung gezielter Oberflächenmodifikation durch Behandlung mit niederenergetischen Elektronen, UV oder Plasma
  • Entwicklung von zugehörigen Systemen (z. B. kompakte Sterilisatoren als in-line-fähige Systemlösungen, Batch/Benchtop-Systeme oder End-of-pipe Sterilisation z.B. mittels niederenergetischer Elektronen)
  • Proof-of-Concept z.B. von Desinfektions- und Sterilisationsprozessen
  • Portable und integrierbare Monitoringsysteme basierend auf OLED- bzw. Mikrodisplaytechnologie
  • Bewertung der Keimbelastung von Prozessen und Produkten/Materialien
  • Verifiziertes mikrobiologisches und zellbiologisches Prüflabor
  • Geschlossene Entwicklungsketten inkl. klinischer Studien durch bestehende Kooperationen
  • Reinigungs-Know-How von der Zustandsanalyse über Schulungen bis zur Entwicklung kundenspezifischer Reinigungstechnologien
  • Technologietransfer

Diese Entwicklungsarbeiten werden ergänzt und unterstützt durch:

  • Akquisition und Koordination von geförderten Projekten des Landes, des Bundes und der Europäischen Union
  • Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen
  • Studien zum Stand der Technik, z. B. Literatur- und Patentrecherchen

 

Reinigung, Desinfektion und Sterilisation

Durch Bestrahlung mit niederenergetischen Elektronen können pharmazeutische Rohstoffe, medizinische Instrumente, Implantate, chirurgische Materialien, Einwegartikel, Fluide und Produkte teils in der Verpackung gereinigt, desinfiziert und sterilisiert werden. Weitere Technologien wie UV oder Plasmaverfahren ergänzen die Anwendungsmöglichkeiten.

 

Beschichtungen für Implantate und medizinische Produkte

Beschichtungen spielen im medizinischen Bereich und mit der Entwicklung innovativer High-Tech-Implantate eine zunehmend wichtige Rolle. Anforderungen an Bioverträglichkeit, -funktionalität und antimikrobiell wirksame Schichten gewinnen an enormer Bedeutung. Die technologischen Möglichkeiten des Fraunhofer FEP hierfür sind vielfältig.

 

Oberflächenmodifikation

Durch spezielle Modifikation von Oberflächen kann die Bakterienadhäsion und Biofilmbildung verringert werden. Andererseits ist es möglich die Anlagerung menschlicher Zellen und deren Wachstum zu verbessern oder durch partielle Modifizierung gezielt zu steuern.

 

Gewebeaufbereitung

Medizintechnische Neuentwicklungen werden immer komplexer und erfüllen zahlreiche Ansprüche an Komfort, Langlebigkeit und Patientenwünsche. Dabei werden zunehmend neuartige Materialien und Bauteile mit integrierter Elektronik und Speicherchips verbaut.

 

Impfstoffinaktivierung

Bei der Impfstoffherstellung werden Viren in der Impfstoffflüssigkeit abgetötet, so dass sie dem Patienten nicht schaden können. Üblicherweise geschieht dies durch Chemikalien. Fraunhofer-Forscher gehen einen anderen Weg und bestrahlen die Erreger mit Elektronen.

 

Sensorik und Diagnostik

Medizintechnische Neuentwicklungen werden immer komplexer und erfüllen zahlreiche Ansprüche an Komfort, Langlebigkeit und Patientenwünsche. Dabei werden zunehmend neuartige Materialien und Bauteile mit integrierter Elektronik und Speicherchips verbaut.

 

Displays und Wearables

Displays in Endverbraucher- und professionellen Anwendungen werden immer anspruchsvoller. Smartphones, Wearables oder TV sind mit zahlreichen Funktionen ausgestattet um interaktiv die Welt zu erfassen und zu reflektieren.

Die Elektronenstrahltechnologie gehört zu den Kernkompetenzen des Fraunhofer FEP und wird seit vielen Jahren für zahlreiche neuartige Anwendungen optimiert. Durch nichtthermische Elektronenstrahltechnologie können viele unterschiedliche Substrate (z. B. Polymere, Metalle, biologische Gewebe, Sensoren) unter Normalatmosphäre und Raumtemperatur behandelt werden. Während der Behandlung mit beschleunigten Elektronen entstehen freie Radikale, die nicht nur zur Abtötung von Pathogenen, sondern auch zur Modifizierung biologischer Makromoleküle führt.

Mit dieser Kerntechnologie können wir biofunktionale Beschichtungen auf Oberflächen aufbringen oder gezielt Veränderungen der Oberflächeneigenschaften, beispielsweise zur Erhöhung der Verträglichkeit für das biologische Umfeld (Biokompatibilität) von Implantaten vornehmen. Die Behandlung medizintechnischer Produkte mit niederenergetischen Elektronen hat sich zudem als ein effektives Werkzeug zur Keimminderung und Sterilisation von Verpackungen, Implantaten und medizinischen Geräten erwiesen.

Neben den klassischen Elektronenstrahltechnologien verfügt das Fraunhofer FEP über großes Know-How in der plasmagestützten Großflächenbeschichtung. Diese Technologien werden ebenso zur Präzisionsbeschichtung z. B. durch langzeitstabile Sputterprozesse für spezielle Schichtsysteme, die in der Optik, Sensorik oder Biomedizintechnik Anwendung finden. Für innovative Produkte der Zukunft entwickeln und nutzen wir Rolle-zu-Rolle-Technologien, um flexible Materialien wie Kunststofffolien, ultra-dünnes Glas, Textilien oder Membranen für unterschiedliche Einsatzzwecke zu beschichten und zu modifizieren.

Die Prozess- und Technologieentwicklung zur Herstellung organischer elektronischer Bauelemente im Sheet-to-Sheet-, Wafer und Rolle-zu-Rolle-Verfahren ermöglicht die Entwicklung von z. B. OLED-Bauelementen, OLED-Mikrodisplays oder speziellen Sensoren unter Nutzung von (organischen) Photodioden. Mithilfe u.a. des IC- und Systemdesigns können wir so z. B. Sensorikbauelemente zur Detektion von Oberflächenkontaminationen, zur Anregung spezieller Prozesse über Photoemission in angepassten Wellenlängenbereichen oder zur Messung von Stoffen in Umgebungsatmosphäre oder Flüssigkeiten konzipieren.

All diese Kerntechnologien des Fraunhofer FEP nutzen wir zur Entwicklung innovativer, anwendungsnaher und nachhaltiger medizinisch-biotechnologischer Anwendungen. Folgend finden Sie eine Übersicht über die Kernkompetenzen des Fraunhofer FEP sowie ausgewählte Beschichtungen für den medizinisch-biotechnologischen Bereich.

 

Beschichtungen für med. Anwendungen

Medizintechnische Neuentwicklungen werden immer komplexer und erfüllen zahlreiche Ansprüche an Komfort, Langlebigkeit und Patientenwünsche. Dabei werden zunehmend neuartige Materialien und Bauteile mit integrierter Elektronik und Speicherchips verbaut.

 

Elektronenstrahl-Technologien

Wir nutzen die thermischen, chemischen und biologischen Wirkungen beschleunigter Elektronen (Energiebereich 10 bis 300 keV) für industrietaugliche, technologische und technische Entwicklungen sowie die Entwicklung spezieller Elektronenstrahl-Quellen.

 

Plasmagestützte Großflächen- und
Präzisionsbeschichtung

Wir entwickeln plasmagestützte Beschichtungsverfahren für die industrielle Produktion sowie die wirtschaftliche und qualitativ hochwertige Großflächenbeschichtung basierend auf PVD- und PECVD-Verfahren. Dazu bieten wir passende Reinigungsverfahren und Plasmavorbehandlungen an.

 

Rolle-zu-Rolle-Technologie

Wir entwickeln produktive industrietaugliche Rolle-zu-Rolle-Technologien für innovative Anwendungen flexibler Materialien.

 

Organische Elektronik

Wir bieten Technologie- und Prozessentwicklung für organische elektronische Bauelemente auf unseren Pilotfertigungslinien von der Layoutentwicklung bis zur Verkapselung und Baugruppenintegration für OLED, Mikrodisplays und Sensorik an.

 

IC-Design

Die Kernkompetenz „Integrierte Schaltungen“ umfasst den Entwurf mikroelektronischer Schaltungen und Bauelemente mit anwendungs- und kundenspezifischen Adaptionen der CMOS-Prozesse beim Waferhersteller, um diese Wafer anschließend einer Weiterverarbeitung z. B. der OLED-Beschichtung für Mikrodisplays oder optoelektronische Sensoren bei uns zuzuführen.

 

REAMODE

Laboranlage zur Modifizierung von organischen Materialien mit beschleunigten Elektronen.

 

ELLI 300

Ein innovatives Anlagenkonzept zur Elektronenbehandlung von Flüssigkeiten und liquiden Systemen.

 

Biomedizinische Laboreinheit

Untersuchung der Biokompatibilität/-funktionalität von Oberflächen, Geräten, Substanzen und Medien

Wirksamkeitsnachweis für Methoden zur Keimreduktion und Ermittlung von Dosis-Wirkungsverhältnissen

 

Anlagentechnik

Das Institut verfügt über zahlreiche industrienahe Anlagen zur Beschichtung großer Flächen in Batch-Anlagen, in-line oder im Rolle-zu-Rolle Verfahren sowie über Elektronenstrahl-Anlagen zur effizienten Bearbeitung von Oberflächen.

Projekte

Projektname Beschreibung
SteriHealth Entwicklung einer neuen Sterilisationstechnologie und eines hocheffektiven Hygienesicherungsprozesses zur Bereitstellung keimfrei verpackter Medizinprodukte
Theranostische Implantate Entwicklung intelligenter Implantate
Siphon Entwicklung eines Siphon-Einsatzes zur Unterbindung permanenter bakteriologischer Besiedlung
BiClean BiClean - Smarte antibakterielle Oberflächen mittels bidirektionaler Displaytechnologie
ELVIRA ELVIRA – Entwicklung einer Methode zur Elektronenstrahl-basierten Inaktivierung von Viren und Bakterien für die Impfstoffherstellung
ELITE NK Cells Elektronenstrahl-basierte Inaktivierung für die Herstellung anti-Tumor effizienter NK Zellen
Perikles Perikardklappenprothese - innovativ aufbereitet mittels Ultraviolett- und Elektronenbestrahlung aus Sachsen
DLC-Bio-MIC Entwicklung biofunktionaler, sterilisationsfester DLC-Schichten für die Anwendung in der Minimal-Invasiv-Chirurgie
DOI: 10.1016/j.surfcoat.2016.12.080
DOI: doi.org/10.1515/cdbme-2017-0072
DOI: doi.org/10.1016/j.surfcoat.2017.09.024
3D-nanobakS Entwicklung multifunktionaler und antibakteriell wirkender PVDNano-Finish-Schichten für 3D-Faser und Formstrukturen
Mucco RSV Mucolsal RSV antigen application for protection against asthma bronchiale

Netzwerke

CleandHand

Forum
MedTech Pharma

Innovationsforum FlexMED

Fraunhofer Reinigung

ZIM-Netzwerk
"BioMed-IoT"

Kopplung von Biotechnologie sowie Medizintechnik mit dem Internet of Things

 

SteriHealth

Die Zusammenarbeit mit unseren Kunden beginnt typischerweise mit einem Telefonanruf oder einer E-Mail des Kunden, um den F&E-Bedarf oder das technologische Problem kurz zu beschreiben oder ein Treffen zu vereinbaren.

Ausgehend davon arbeiten wir sehr eng mit dem Kunden zusammen, um daraus ein Arbeitsprogramm zu entwickeln und zu einem Angebot und schließlich einem F&E-Projekt zu führen. Die Vertraulichkeit kann von Beginn an durch eine Vertraulichkeitsvereinbarung abgesichert werden.

Zögern Sie bitte nicht, uns zu kontaktieren. Sollten wir telefonisch nicht erreichbar sein, dann schicken Sie uns bitte eine kurze E-Mail, wir rufen gern zurück!

Ansprechpartner

Ulla König

Contact Press / Media

Dr. Ulla König

Geschäftsfeldleiterin "Medizinische und biotechnologische Applikationen", Gruppenleiterin "Gewebebanking und Zelltherapie"

Fraunhofer FEP
Winterbergstraße 28
01277 Dresden

Telefon +49 351 2586-360

Fax +49 351 258655-360

Gaby Gotzmann

Contact Press / Media

Dr. Gaby Gotzmann

stv. Geschäftsfeldleiterin, Gruppenleiterin "Hygienisierung und Biofunktionalisierung"

Fraunhofer FEP
Winterbergstraße 28
01277 Dresden

Telefon +49 351 2586 353

Simone Schopf

Contact Press / Media

Dr. Simone Schopf

Gruppenleiterin "Biotechnologische Prozesse"

Fraunhofer FEP
Winterbergstraße 28
01277 Dresden

Telefon +49 351 2586 205

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