Leichter, ergonomischer und funktional optimiert

Kunststoffe helfen heilen

Edelstahl prägt das Bild – zumindest das des Laien – medizintechnischer Technik. In immer mehr Anwendungen übernehmen allerdings Kunststoffe die Aufgaben. Nicht unbedingt wegen der Kosten, häufig auch und vor allem wegen anwendungstechnischer Vorteile.

Ein medizintechnisches Polymer aus dem Spektrum der Polyarylamide (Para), wird für den Griff und die Greifer der Elasso-Gewebeentnahmezange eingesetzt. Das Einweginstrument dient zur Elektrokauterisation bei Polypen- und Mandeloperationen. Gute Fließfähigkeit und hohe Biegefestigkeit tragen dazu bei, Ergonomie, Präzision und chirurgische Effizienz des Instruments zu optimieren, ohne die Steifigkeit der Teile zu beeinträchtigen. (Bild: Solvay)

Typisches Beispiel dafür ist ein neues Instrument von Elasso Surgical für die Polypen- und Mandelentnahme. Es besteht aus einem medizintechnischen Polyarylamid (Para) von Solvay. Medizinisch präzise beschrieben: Das zur K 2016 vorgestellte „Ixef GS-1022“ dient als Einweginstrument zur Elektrokauterisation bei Polypen- und Mandeloperationen. Die hohe Biegefestigkeit und Fließfähigkeit des Werkstoffs habe es ermöglicht, Ergonomie, Präzision und chirurgische Effizienz des Instruments zu optimieren, ohne die Steifigkeit der Teile zu beeinträchtigen. Die neue Entnahmezange hat laut Unterlagen vor einigen Monaten die 510(k)-Zulassung der Lebens- und Arzneimittelbehörde (FDA) in den USA erhalten und ist dort bereits im Handel.

Die langen Zangengreifer aus dem Hochleistungspolymer ermögliche eine bessere Hebelwirkung als das Metall-Pendant sowie Vorteile bei Einführung und Kontrolle. Die Geometrie sei möglich aufgrund des hohen Fließvermögens im Spritzgießwerkzeug sowie der hohen Festigkeit und Steifigkeit.

Jedes Jahr werden weltweit mehr als zwei Millionen Adenotonsillektomien und Adenektomien durchgeführt. Viele der bei diesen Eingriffen zum Schneiden des Gewebes verwendeten Instrumente weisen jedoch Schwächen während der Operation auf und wirken sich nachteilig auf den anschließenden Genesungsprozess aus. Die neue Zange hat Greifer aus blau und grau eingefärbtem Kunststoff. Der blaue Griff endet in einer Metallöse, die elektrisch erwärmt wird, um das isolierte Gewebe präzise schneiden und entfernen zu können.

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Auch andere Farben des mit 50 Prozent Glasfasern verstärkten Materials sind lieferbar. In allen Farbeinstellungen ist das material gammastabilisiert, so dass die Formteile unter energiereicher Gammabestrahlung sterilisiert werden können, ohne ihr Aussehen oder ihre physikalischen Eigenschaften nennenswert zu verändern. Die medizintechnischen Polymere zeigen in Bioverträglichkeitsprüfungen gemäß ISO 10993-1 keine Anzeichen für Zytotoxizität, Sensibilisierung, intrakutane Reaktivität oder akute systemische Toxizität.

Wirbelsäulenoperationen sicher machen

Ein weiteres Beispiel für den nutzbringenden Einsatz von Kunststoffen liefert die Shanghai Reach Medical Instrument Company: Aus Polyetheretherketon der Marken Ketaspire und Avaspire Polyaryletherketon wurde ein nicht nur vergleichsweise kostengünstiges, sondern auch besonders leichtes und ergonomisches Set an Mehrweginstrumenten für die Wirbelsäulenchirurgie entwickelt.

Das Set umfasst sechs Mehrweginstrumente: Eine Rohrbiege-, eine Distraktions- und eine Kompressionszange sowie drei Ahlen. Für die Rohrbiegezange spezifizierte der Instrumentenhersteller ein PEEK der Marke Ketaspire mit 30 Prozent Karbonfaseranteil mit der erforderlichen hohen Festigkeit und Steifigkeit zum Biegen implantierbarer Titanstäbe mit 5,5 bis 6,0 Millimeter Durchmesser. Bei den beiden anderen Zangen und den Ahlen entschied sich Shanghai Reach für einen PEAK-Typ der Avaspire-Serie mit 50 Prozent Glasfaserverstärkung, das – hinsichtlich dieser Anwendungen – eine ausgewogene Kombination aus Festigkeit, Steifigkeit und Dimensionsstabilität sowie Kosten bot.

Auch in dieser Anwendung war Edelstahl jahrzehntelang das Material der Wahl, da die meisten Kunststoffe bei der erforderlichen Eigenschaftskombination aus hohem Modul, robuster Chemikalienbeständigkeit und der Verträglichkeit mit anspruchsvollen Sterilisationsmethoden keine wettbewerbsfähigen Lösungen boten. Spezielle Polymeren bieten heute jedoch metallähnliche Leistungsfähigkeiten und ermöglichen die Fertigung komplexerer und integrierter Teile im kostengünstigen Spritzgießverfahren.

Ein Entwicklungsziel war, das Gewicht der Instrumente aus ergonomischen Gründen um bis zu 70 Prozent zu verringern, ohne ihre mechanische Leistungsfähigkeit oder die Sterilisierbarkeit einzuschränken. Neben gewichtsparender Festigkeit und Steifigkeit bieten die beiden biokompatiblen Polymere hohe Ermüdungsbeständigkeit und sie vertragen sich mit anspruchsvollen Sterilisiermethoden unter Einsatz von Chemikalien, Dampf oder auch Gammabestrahlung.

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