Medizintechnik 23.02.2001, 17:28 Uhr

Ein einziges Granulatkorn hilft vielen Patienten

„Life Science“ bringt Dynamik in den Markt für polymere Mikrotechnologie. Denn ein Großteil der Miniatursysteme für die medizinische Diagnostik besteht aus Kunststoffteilen, die in Serie preisgünstig produziert werden.

Kleine Dimensionen eröffnen den Zugang zu einem großen Markt: „Der Nutzen diagnostischer ‚microconsumables’ ist an Produkten wie der Mikrotiterplatte ‚Lilliput’ sehr gut zu erkennen“, demonstrierte beispielsweise Dipl.-Ing. Friedel Nöker am 7. Februar vor fast 100 Fachleuten auf dem Workshop „Industrielle Mikrosysteme aus Kunststoff“ in Dortmund das große Potential von kleinsten Produkten für die Medizin. Das kleine, mit einem Deckel geschützte Kunststoffgebilde, so der Fertigungsleiter der Steag Microparts GmbH, Dortmund, werde in der medizinischen Diagnostik für Antibiotika-Resistenztests eingesetzt. Zum Befüllung der 96 Reaktionskammern benötige man bei der neuen Ausführung nur noch rund ein Hundertstel des Blutvolumens, das dem Patienten bisher für die Durchführung des Tests abgezapft werden musste. Durch die Kapillarwirkung der Mikrokanäle könne jetzt auf die früher erforderliche, aufwendige Dispensertechnik verzichtet werden.
Ein weiteres vielversprechendes Produkt des Unternehmens ist ein Mikrospektrometer, das einfach auf die Stirn des Säuglings aufgesetzt wird und eine präzise, schonende Gelbsucht-Früherkennung ermöglicht – ohne Blutentnahme und unabhängig von Hautfarbe und genauem Alter des Kleinkindes. In der klinischen Test- und Zulassungsphase befindet sich außerdem ein Medikamentenzerstäuber, der dank mikrostrukturierter Zerstäuberdüse einen in hohem Maße lungengängigen Medikamentennebel erzeugt. In der Öffentlichkeit wird die Bedeutung dieser Technik bisher nur am Rande wahrgenommen. Denn wenn in der Presse von spektakulären Durchbrüchen wie DNA-Tests in Großserie zur Überführung von Sexualstraftätern oder dem Nachweis von Drogenmissbrauch bei mehr oder weniger prominenten Sündern berichtet wird, wird kaum jemals erwähnt, dass solche Erfolge ganz wesentlich der Mikrotechnologie zu verdanken sind. Früher verursachten solche Analysen Kosten, die eine breitere Anwendung ausschlossen. Erst durch massenhafte Verfügbarkeit preiswerter Mikro-Laborausrüstung wurden die drastischen Kostensenkungen möglich, die es gestatten, solche Verfahren auch „Otto Normalverbraucher“ zugute kommen zu lassen.
Dabei vollzieht sich derzeit der Schritt aus den Forschungslabors in die industrielle Anwendung mit großer Dynamik: Fachleute schätzen den Umsatz der Branche im Jahre 2000 auf bereits 50 Mrd. Dollar, und für die nächsten Jahre ist weiteres stürmisches Wachstum prognostiziert.
„Allerdings verbreitet die Mikrosystemtechnik nicht übertriebene Erwartungshaltungen wie die Dot-com-Unternehmen der New Economy, denn hier wird Hardware mit solider Ingenieurskunst entwickelt“ weiß Dr. Rolf Dahlbeck. Die Umsetzung von der Produktidee bis zur Markteinführung, so der Geschäftsführende Vorstand des Veranstalters, der Interessengemeinschaft zur Verbreitung von Anwendungen der Mikrostrukturtechniken (IVAM) NRW, Dortmund, dauere oft mehrere Jahre. Besonders im Visier habe man die Bereiche Medizin, Pharma, Labordiagnostik, Umweltanalytik sowie Bio- und Gentechnologie – häufig auch als „Life Sciences“ bezeichnet. Darüber hinaus gibt es ein breites Spektrum möglicher Anwendungen in nahezu allen Bereichen der Industrie, z.B. Automobilbau, in der Drucktechnik oder in der Elektronik. Auf der Hannover Messe beteiligt sich das IVAM an dem neuen Schwerpunkt „Microtechnology“ in Halle 7.
Ein Großteil der Produkte der Mikrotechnologie besteht aus Kunststoffen, wobei als Fertigungsverfahren vor allem Spritzgießen und das Heißprägen von Folien zum Einsatz kommen. Bei der Fertigung dieser kleinen Komponenten gelten ganz eigene Gesetze: „Die großen Hersteller von Kunststoffen haben Anwendungen im Visier, bei denen jedes Bauteil etliche Granulatkörner schluckt. Wir erzeugen dagegen Ausgangsstoffe für Prozesse, bei denen aus einem einzigen Granulatkorn 20 oder mehr Bauteile entstehen“, erläuterte Dr. Gerhard Maier. Dies, so der Vorstand der Polymaterials AG, Kaufbeuren, führe zu ganz anderen Anforderungen z.B. an die Gleichmäßigkeit der Eigenschaften des Materials, die von den „großen“ Anbietern mit ihren riesigen Anlagen schon rein technisch nicht zu bewältigen seien. Auf die Bedienung von Märkten wie Hörhilfen oder Chemosensoren, deren gesamter Jahresbedarf nur bei einigen hundert Kilogramm liege, sei man dort nicht eingerichtet. Im Bereich der Mikrosystemtechnik entstehe deshalb zur Zeit eine eigene, hoch spezialisierte und qualifizierte Infrastruktur von Zulieferern, Engineering-Fachleuten und Beratern. Die benötigten Werkstoffe könne man in aller Regel nicht einfach „einkaufen“, sie müssten fast stets in enger Zusammenarbeit von Materialhersteller und Verarbeiter präzise für den jeweiligen Anwendungsfall entwickelt werden.
Nach den Worten des Polymaterials-Vorstands reichten die Lösungen von der Anpassung von Granulatdimensionen und -formen über die Entwicklung neuer Mischungen (Compounds) mit alternativen Additiven und Füllstoffen bis zu gänzlich neuen Kunststoffen mit steuerbaren Verarbeitungsparametern (Comonomere). Das habe natürlich seinen Preis: Während konventionelle Kunststoffe teilweise nur 1 DM/kg bis 2 DM/kg kosteten, verarbeite der Mikrospritzgießer Materialien, deren Kilogrammpreis manchmal die Größenordnung von 10 000 DM erreicht. Von solchen Zahlen sollte man sich jedoch nicht erschrecken lassen, denn was zähle, so Maier, sei nicht der Preis je Kilogramm oder Tonne, sondern der Preis pro Bauteil. Einen Eindruck von den Dimensionen, um die es bei dieser Technik geht, vermittelte Dr. Frank Bartels, Geschäftsführer der Bartels Mikrotechnik GmbH, Dortmund. Das präzise Durchbohren eines menschlichen Haars ist für ihn kein Problem: „Unser Excimer-Laser trägt je Arbeitstakt eine Schicht von etwa 0,2 mm ab und hat eine Seitenauflösung von etwa 3 mm.“ Eingesetzt wird er, um feinste Strukturen in Kunststoff-Folien, Feinstleiterplatten oder Miniatur-Katheter einzubringen. Daneben stehen aber auch Mikroschnitte in Diamantschichten oder das Abisolieren von Mikrokabeln mit 50 mm Durchmesser auf dem Programm. KLAUS VOLLRATH/Si

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