Oberflächenmodifikation

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Oberflächenmodifizierung mit dem Elektronenstrahl
© Fraunhofer FEP
Oberflächenmodifizierung mit dem Elektronenstrahl

Die Modifizierung von Oberflächen stellt ein weitläufiges Forschungsgebiet für Anwendungen in der Medizintechnik dar. Durch die Veränderung der Materialeigenschaften im Randschichtbereich ist es möglich, die Funktion der Oberfläche losgelöst von den Eigenschaften des Bulkmaterials gezielt zu beeinflussen. In Ergänzung zu den vielseitig zur Oberflächenmodifizierung eingesetzten Plasmaverfahren arbeitet das Fraunhofer FEP mit der nicht-thermischen Elektronenstrahltechnologie.

Das Material des Behandlungsgutes wird dabei durch den Elektronenstrahl ganz individuell bis in eine Tiefe von 100 μm aktiviert. So kommt es zur Umstrukturierung bestehender chemischer Bindungen. Zusätzlich werden an der Oberfläche in Abhängigkeit von der Umgebungsatmosphäre neue Funktionalitäten ausgebildet. Auch Grafting-Prozesse können so auf materialschonende Weise durchgeführt werden. Abhängig von der eingesetzten Elektronendosis werden die Oberflächen der Produkte gleichzeitig sterilisiert. Für den Einsatz im medizintechnischen Bereich bedeutet dies zwei Schritte mit einem Prozess: Modifizierung und Sterilisation.

  • Verringerung von Bakterienadhäsion/Biofilmbildung z. B. auf Implantaten, Kathetern oder im industriellen Bereich z. B. in Rohrleitungen von Produktionsprozessen
  • Verbesserung der Adhäsion von (humanen) Zell und deren Wachstum
  • Partielle Modifizierung zur gezielten Steuerung der Zelladhäsion und/oder -reaktion
  • Durch die Nutzung verschiedener Prozessatmosphären während der Elektronenstrahlbehandlung ergeben sich weitere Möglichkeiten, Oberflächenfunktionalitäten gezielt zu verändern

Vorteile

  • Schnelles Verfahren zur Oberflächenbehandlung innerhalb weniger Sekunden
  • Behandlung temperatursensibler Materialien möglich, aufgrund keiner oder nur sehr geringer Substraterwärmung
  • Randschichttechnologie, keine Veränderung der Bulkeigenschaften
  • Langzeitstabilität
  • Partielle Modifizierung und Strukturierung im μm-Bereich möglich
  • Kombinationsprozess mit gleichzeitiger Sterilisation möglich
  • Umweltfreundlich