Kooperationsforum

Textilien für Medizin und Hygiene

30. Januar 2013, Freiheitshalle Hof

 

Bericht

  • Kooperationsforum mit 230 Teilnehmer aus sechs Ländern
  • Innovative Vliesstoffe für Komfort und Sicherheit bei Hygieneprodukten
  • Smart Textiles zur Überwachung von Körperfunktionen und Inkontinenz
  • Nutzung herausragender Eigenschaften von Spinnenseide für Medizintextilien

Der Gesundheitsbereich ist aufgrund des demographischen Wandels, einer steigenden Nachfrage nach gesunder Lebensqualität und zahlreicher Innovationspotenziale ein Wachstumsmarkt. Textilien finden hier vielfältige Anwendungen sowohl im stationären als auch ambulanten Bereich: In Form von Hygieneartikeln wie Feucht- und Handtücher oder Bettausstattung und Patientenbekleidung. Hinzu kommen textile Medizinprodukte für den OP-Bereich wie Abdeckungen und Schutzkleidung, für die Wundversorgung und den interkorporalen Einsatz wie Nahtmaterial, Weichgewebeverstärkungen oder Herniennetze.
Diese Themen behandelte das Kooperationsforum "Textilien für Medizin & Hygiene" am 30. Januar 2013 in Hof, an dem sich rund 230 Teilnehmer und 20 Fachaussteller beteiligten. Das Forum wurde von der Bayern Innovativ GmbH im Rahmen des Netzwerks Textile Innovation konzipiert und organisiert. Partner waren der Verband der Bayerischen Textil- und Bekleidungsindustrie e.V. und das Forum MedTech Pharma e.V. Unterstützung erfuhr das Kooperationsforum durch das Bayerische Staatsministerium für Wirtschaft, Infrastruktur, Verkehr und Technologie.

Prof. Dr. Werner Klaffke, Geschäftsführer der Bayern Innovativ GmbH, betonte in seiner Einführung die vielfältigen Chancen für technische und funktionelle Textilien im Gesundheitsmarkt: "Mit einem Jahresumsatz von 23 Milliarden Euro ist Deutschland der drittgrößte Einzelmarkt für Medizinprodukte nach den USA und Japan. Mehr als 53 Milliarden Euro umfasst der weltweite Markt für Hygieneprodukte. Medizintextilien machen in Deutschland etwa 13 Prozent des Marktvolumens technischer Textilien aus – die Steigerungsraten werden auf 5 bis 10 Prozent pro Jahr prognostiziert. Entlang der gesamten textilen Kette bestehen vielfältige Innovationspotenziale", so Klaffke.

Die Bedeutung der Textilregion Oberfranken unterstrich Dr. Harald Fichtner, Oberbürgermeister der Stadt Hof in seinem Grußwort: "Hof ist die Wiege der deutschen Textilindustrie. In der Region haben wir eine große Anzahl an innovativen, zukunftsorientierten Textilunternehmen. Den Strukturwandel haben wir exzellent bewältigt."

Dies griff auch der Präsident des Verbandes der Bayerischen Textil- und Bekleidungsindustrie, Dr. Christian Heinrich Sandler, in seiner Ansprache auf. Er erläuterte, dass die Hälfte aller Mitgliedsunternehmen des Verbandes in Oberfranken beheimatet sei. Eine wichtige Rolle spiele dabei auch die spezialisierte Ausbildung der Nachwuchskräfte am staatlichen beruflichen Schulzentrum für Textil und Bekleidung Münchberg-Naila sowie der Textilabteilung der Hochschule Hof. Durch die Alterung der Bevölkerung sieht Sandler bedeutende Zukunftschancen und Wachstumsmärkte für Medizintextilien: "Durch den Einsatz innovativer Textilien kann ein aktiver Lebensstil erhalten werden."

Aufgrund ihrer speziellen mechanischen Eigenschaften und der vielfältigen Möglichkeiten der Formgebung bietet sich Textilien ein großes Anwendungspotenzial im Medizinbereich. Hier leisten sie einen wesentlich Beitrag zur Entwicklung innovativer Produkte. Bevor neue Materialien für Medizin- und Hygieneartikel, innovative textile Wundprodukte oder Smart Textiles entwickelt und produziert werden, dürfen regulatorische Aspekte nicht außer Acht gelassen werden. Dr. Franziska Baumgarten, Senior Sales Manager Medical Devices, BSI Group Deutschland GmbH betonte in diesem Zusammenhang, dass es für den Hersteller wichtig sei, bereits in der frühen Phase der Entwicklung die sogenannten "Benannten Stellen" (notified bodies) hinsichtlich der Klassifizierung seines Medizinproduktes zu kontaktieren. Hinsichtlich der Richtlinien und Anforderungen, die erfüllt sein müssen, bevor und solange ein Produkt verkauft wird und im Markt ist. Dabei spielen folgende Faktoren eine wichtige Rolle: verwendete Materialien, ein möglicher Wirkstoff, die Kombination aus Material und Wirkstoff, die Beschichtung, aber auch Datentransfermethoden und Software. Besondere Bedingungen gelten auch, falls ein Hersteller Zulieferanten benötigt.

Der weitere Bericht gliedert sich in folgende Abschnitten:

Textilien für Implantate & Regenerationsmedizin

Prof. Dr. Michael Doser, Stellvertretender Direktor, Institut für Textil- und Verfahrenstechnik (ITV) Denkendorf, stellte in seiner Key Note verschiedene Textilien für intrakorporalen Einsatz, d. h.  Implantate, vor: Schläuche (Gefäßprothesen, Trachea), Trägermaterialien (Drug Delivery, Tissue Engineering), Separation (Osteosynthese, Patches), Verstärkung (Hernien, Osteosynthese) sowie Wundheilung (Haut, Nahtmaterial). Im Bereich der Schläuche ist die gewirkte oder gewobene Gefäßprothese bekanntestes Beispiel dauerhaft eingesetzter textiler Implantate. Eine Weiterentwicklung sind silberfunktionalisierte Gefäßprothesen, die gegen ein breites Spektrum von Mikroorganismen aktiv sind und bisher kaum Resistenzbildung aufweisen. Um große Operationen zu vermeiden, kommen heute Stentgrafts dort zum Einsatz, wo eine minimalinvasive Arbeit mit Kathetern möglich ist. Dies gilt auch für weitere Anwendungen wie Luftröhre-, Speiseröhre- und gastrointestinale Stents.

Im Bereich Regenerationsmedizin werden textile Materialien von der Vermehrung einfacher Hautzellen für Verbrennungsopfer bis hin zur Regeneration ganzer Gewebe und Organe aus Zellen des Patienten eingesetzt. Ein Beispiel für eine erfolgreiche Umsetzung in die Praxis ist die Züchtung von Haut- und Knorpelzellen. Künftig wird die Regeneration des Knorpels mit Zellen, Biomaterialien und Zytokinen erfolgen.

Als weiteres wichtiges Einsatzgebiet führte Doser die Wiederherstellung verletzter Nerven auf. Am ITV Denkendorf wurde zusammen mit Partnern eine neue resorbierbare Hohlfasermembran entwickelt, deren Abbauprodukte einen moderaten pH-Wert besitzen und eine geringere Säurekonzentration im Abbau aufweisen. Im Tierversuch konnten Läsionen von bis zu 2 cm überbrückt und die Funktionsfähigkeit wieder hergestellt werden.

Innovationen für die Wundbehandlung

Was die Wundheilung betrifft, so gehen moderne Wundverbände über reine Abdeckungen hinaus. "Es gibt eine Kontaktschicht, die die Adhäsion des Verbandes am Gewebe verhindern und ein leichtes Ablösen des Verbandes ermöglichen soll", erklärte Doser, ITV Denkendorf. Dies wird meist durch eine Beschichtung wie Silikon oder diverse Gele erreicht. Die darüber liegende Absorberschicht aus Vlies, Alginatgelen oder Polyurethanschäumen kann Wundexsudat und Blut bzw. Serum aufnehmen. Das Einwandern von Keimen wird durch eine Deckschicht verhindert. Im Bereich Funktionalisierung stellte Doser einen temporären Hautersatz für drittgradige Verbrennungen vor: funktional aufgebaute Verbände können die zerstörte Haut bis zur Heilung ersetzen.

Ein großes Potenzial für neue Materialien oder funktionalisierte Komponenten auf Textilbasis, um Wunden zu reinigen, frei von bakteriellen Krankheitserregern zu halten oder die Wundheilung zu beschleunigen, sieht ebenfalls Dr. Christian Rohrer, Divisionsleitung Forschung und Entwicklung, Lohmann & Rauscher GmbH & Co. KG. Er stellte hierzu aktuelle Trends und neue Entwicklungen vor. So ist zu beobachten, dass dank neuer Fasern textile Lösungen im Medizinbereich wieder in das Blickfeld der Entwickler gerückt sind. Weltweite Konkurrenz, komplexe Nachweise, um den klinischen Nutzen zu belegen und ein hoher Kostendruck machen das Feld aber sehr kompetitiv.

Beispiele für innovative Produktentwicklungen sind antibakteriell wirkende Polymere, Wundauflagen aus Kieselgelfasern zur schnellen Heilung, resorbierbares Biogarn aus Chitosan, das als chirurgisches Nahtmaterial dienen kann oder gelierende, absorbierende Fasern für Verbandsmaterialien.

Anhand eines konkreten Produktbeispiels zeigte Rohrer wie auf einfache Weise ein textiles Gewebe zur Wundreinigung große Vorteile in der Patientenversorgung bringen kann. Spezielle flexible Fasern lösen schonend, aber effektiv Exsudat und infiziertes sowie abgestorbenes Gewebe von der Wunde und entfernen diese durch Absorption oder Bindung. Gegenüber anderen Arten der Wundreinigung zeigten klinische Studien und Erfahrungsberichte Vorteile des textilen Produktes gleichermaßen für Anwender und Patienten aufgrund der kurzen, effektiven und einfachen Handhabung.

Sicherheit & Komfort  -  der Trend bei Hygieneprodukten

Dr. Ulrich Hornfeck, Vorstand Vertrieb, Sandler AG, erläuterte die zwei wesentlichen Trends im Hygienebereich: Komfort und Sicherheit. Am Beispiel von Babywindeln verdeutlichte er, dass nur elastische Materialien den erwünschten Tragekomfort erbringen. Mehrlagige Vliesstoffe bieten die hierfür geforderten Eigenschaften; sie ermöglichen atmungsaktive, elastische Textilien mit angenehmer Haptik. Zur Produktion weicher doch stabiler Vliesstoffe mit hoher Saugfähigkeit für die äußere Schicht wird das Spunlace-Verfahren angewendet. Die Mittelschicht des Komposits wird hingegen durch das Meltblown-Verfahren erzeugt, wodurch elastische und atmungsaktive folienähnliche Flächengebilde entstehen.

Der zweite Trend Sicherheit ist insbesondere auch bei Inkontinenzprodukten von großer Bedeutung. Die Herausforderung ist, dass die eingesetzten Materialien die Flüssigkeit vom Körper weg transportieren und über längere Zeit speichern müssen. Neue Entwicklungen gehen in Richtung höherer Saugleistung bei gleichzeitiger Reduzierung der Dicke und des Gewichts. Als Lösung bieten sich hier sogenannte Superabsorber aus Polyacrylat an. Da diese die Flüssigkeit aber nur langsam binden, muss eine zusätzliche textile Faserstruktur für den schnellen Abtransport und die Verteilung sorgen. Diese "Acquisition and Distribution Layer" (ADL) wirkt wie ein Kapillarsystem, das die Flüssigkeit über die gesamte Länge und in die Tiefe verteilt. Dadurch wird Rücknässung verhindert und Hautreaktionen vermieden. Zudem ist es denkbar, solche textile Schichten weiter zu funktionalisieren, um beispielsweise pflegende Substanzen einzuarbeiten.

Eine Innovation ist ein jüngst entwickeltes Inkontinenzprodukt mit integriertem Sensorsystem: Die Entwicklung erfolgte von einem Spezialisten für Beinbekleidung – Kunert Fashion GmbH - in der Zusammenarbeit mit einem Unternehmen, das über Kompetenzen in den Bereichen elektronische Systeme und Funklösungen verfügt – SRI Radio Systems.

Dr. Klaus Meier, Forschungsleitung, Kunert Fashion GmbH, erläuterte, dass mittels des Sensorsystems die automatische Überwachung von pflegebedürftigen inkontinenten Patienten ermöglicht und der notwendige Wechsel der Inkontinenzvorlage angezeigt werden soll. Ziel dieses Sensorsystems ist einerseits die Pflegequalität des Patienten zu verbessern und andererseits das Pflegepersonal zu unterstützen. Anforderungen an das System waren neben der Unterscheidung nass/trocken, die Positionierung der Elektronik wahlweise im Bauchbereich oder am Rücken, die Übertragung des Signals in das Schwesternzimmer und das Vorhandensein von Störungsanzeigen.

Jüngste Smart-Textiles-Produkte für medizinische Anwendungen

Prof. Dr. Dirk Höfer, Leiter des Instituts für Hygiene und Biotechnologie, Hohenstein Institut für Textilinnovation gGmbH, zeigte anhand von Beispielen die Anwendung von Smart Textiles im Medizinbereich. Um schwerwiegende Hirnschädigungen nach einem akuten Herz-Kreislauf-Stilstand oder Schlaganfall zu vermeiden ist als Erstmaßnahme die schnelle Kühlung des Körpers auf 32 – 34° C erforderlich (milde Hypothermie). Zu diesem Zweck wurde eine mobile, von Laien bedienbare, Notfall-Kühlweste entwickelt, die ohne Stromquelle innerhalb von zwei Minuten einsetzbar ist. Dabei ergaben sich besondere Anforderungen an die Materialien des textilen Kühlpads. Von der ersten Idee bis zur Zulassung als Medizinprodukt rechnet das Hohenstein Institut mit etwa fünf Jahren. Mit ersten Produkten ist ab 2014 zu rechnen. Die Abkühlung des Körpers stellt in einem anderen medizinischen Bereich aber auch ein Problem dar.

Während einer OP kommt es zu starken Wärmeverlusten, die dadurch verstärkt werden, dass Relaxantien und Narkotika die körpereigene Wärmeproduktion unterdrücken. Die Körperkerntemperatur fällt auf unter 35° C und hat postoperatives Zittern (Shivering), Energieverlust und Schmerzen zur Folge. Um dies zu vermeiden entwickelte das Hohenstein Institut ein modulares, drapierfähiges textiles Patientenwärmesystem.

Ein Wärmesystem wurde auch im Rahmen des Forschungsprojektes „Anti-Milben-Matratze“ entwickelt, deren Funktionsprinzip auf heizbarem Strickstoff basiert. Das Heizsystem wird zweimal pro Woche für eine Stunde eingeschaltet, dabei erwärmt sich die Matratze auf über 50 ° C und die Milben sterben ab. Erste Ergebnisse zeigen eine deutliche Reduzierung des Allergengehaltes im Vergleich zur nicht beheizten Kontrolle.

Textilien für OP, Dekubitusprophylaxe & Kompression

Matthias Krings, Geschäftsführer Trans-Textil GmbH, stellte Anforderungen und Chancen bei OP-Textilien vor. Diese umfassen im Wesentlichen alle Flächenwaren textiler Natur, die im Operationsbereich eingesetzt werden, u. a. Bekleidung, Tücher, Unterlagen und Abdeckungen. Standardprodukte sind in diesem Bereich Trilaminate aus Ober- und Unterware mit einer Membran als Zwischenschicht. "Diese Trilaminate zum Schutz im OP müssen alle Anforderungen an Sicherheit, Hygiene, Komfort und Wiederverwendbarkeit erfüllen", betonte Krings. Trans-Textil hat als Produktneuentwicklung ein High-Tech PU entwickelt, das preislich wesentlich attraktiver ist als die Standard PTFE- und ePTFE-Varianten. Für die Nahtabdichtung wird eine Verschweißungstechnologie eingesetzt, für die Reparatur von OP-Textilien stehen Patchtechnologien zur Verfügung. Künftige Chancen liegen in einer zusätzlichen Funktionalisierung der Textilien.

Erkenntnisse aus dem europäischen Forschungsprojekt "Prosys laser", das sich mit Entwicklungen von Schutzkleidung gegen Laserstrahlen beschäftigt, könnten Anwendungen im Medizinbereich finden. Hier wurden neue Ansätze für eine Schutzbekleidung sowie aktive Systeme, die den Laser bei einer möglichen Gefahr sofort ausschalten, entwickelt.

Johanna Spranger, Sächsisches Textilforschungsinstitut (STFI) e.V., stellte das Projekt "Anti-Dekubitus" vor, das innerhalb des 7. EU-Forschungsrahmenprogramms gemeinsam mit tschechischen Partnern durchgeführt wird. Projektziel ist die Entwicklung einer neuartigen Betteinlage zur Therapie und Prävention von Dekubitus, der gegenwärtig bei 14 Prozent aller im Krankenhaus behandelter Personen auftritt und jährlich einen volkswirtschaftlichen Schaden von ein bis zwei Milliarden Euro auslöst. "Im Forschungsprojekt kommt eine Kombination unterschiedlicher textiler Strukturen zum Einsatz: Abstandsgestricke, Abstandsgewirke und voluminöse Vliesstoffe", erklärte Spranger. Materialbasis ist dabei hauptsächlich Polyester. Die Betteinlage weist klimatisierende und entlastende Eigenschaften auf. Bis zum Projektende im Mai 2013 ist die Herstellung eines Prototyps geplant.

Dr. François Cros, Head of R&D, Laboratories Innothera, stellte Innovationen und Entwicklungen im Bereich Kompressionsstrümpfe vor. Für die Entwicklung optimaler Druckprofile wurde von Innothera ein virtuelles Testsystem entwickelt. Resultat der Studien ist das so genannte Foot Improved Profile (FIP). FIP-optimierte Kompressionsstrümpfe zeigten durchwegs höhere Kundenakzeptanz, besseren Tragekomfort und erleichtertes Anziehen.

Biopolymere – Chancen für Medizintextilien

Neben herkömmlichen Rohstoffen für die Textilindustrie bietet die Biotechnologie neue Chancen für Textilanwendungen im Medizin- und Hygienebereich. Prof. Dr. Thomas Scheibel, Lehrstuhl für Biomaterialien, Universität Bayreuth, forscht an Spinnenseide und deren Einsatz für medizintechnische Anwendungen. Mittlerweile lassen sich die Spinnenseidenproteine in einem validierten biotechnologischen Prozess industriell herstellen. Die Proteine haben Eigenschaften, die sich hervorragend für Anwendungen in der Medizintechnik eignen. So sind sie trotz ihrer Stabilität weder immunogen noch toxisch und allergene Reaktionen sind bisher unbekannt. Mit Hilfe des Elektrospinning-Verfahrens lassen sich aus den Proteinen Vliesstoffe herstellen, die sich als Wundverband einsetzen lassen. Fibroblastenzellen, die die Wundheilung beeinflussen, können an den Seidenfasern und -schichten adhärieren. Durch gezielte Veränderungen der Seidenproteine kann die Kollagensynthese und Angiogenese der Fibroblasten stimuliert werden, was sich positiv auf die Wundheilung auswirkt. Durch gezieltes Moleküldesign und veränderte Prozessbedingungen ergeben sich weitere Möglichkeiten zur Funktionalisierung der Spinnenseide: eine verbesserte Adhäsion der Zellen, unterschiedliche Benetzbarkeit der Oberfläche oder Veränderungen in der Topographie. Des Weiteren lassen sich Folien auf Basis von Spinnenseide auf bestehende Fasern aufbringen und damit neue Eigenschaften erzielen.

Die industrielle Herstellung und Vermarktung der Spinnenseide läuft über das Unternehmen AMSilk. Eine erste Anwendung sind mit Spinnenseide beschichtete Brustimplantate aus Silikon. Studien haben gezeigt, dass diese Implantate weit weniger Nebeneffekte wie Kapselfibrosen und Entzündungen an den Gewebsgrenzen aufweisen als herkömmliche Produkte.

Bereits am Vortag des Kooperationsforums nutzten rund 50 Teilnehmer die Möglichkeit, den Lehrstuhl für Makromolekulare Chemie II der Universität Bayreuth zu besichtigen. In einem Einführungsvortrag stellte Prof. Dr. Hans-Werner Schmidt, Vizepräsident der Universität Bayreuth, das im September 2012 fertig gestellte Forschungsgebäude "Polymer Nanostructures" –  eine Hauptplattform für interdisziplinäre Forschung – vor, in dem fünf Key Labs gebündelt sind. Prof. Dr. Seema Agarwal, Professorin am Lehrstuhl für Makromolekulare Chemie II, berichtete über neue polymere Materialien für medizinische Anwendungen wie Nanofasernonwovens und antibakterielle Polymere. Im Anschluss wurden die Teilnehmer durch die Labore des Lehrstuhls geführt, wo u. a. die Funktionsweise der Elektrospinning-Anlagen erklärt wurde.

Über 70 Teilnehmer nahmen im Anschluss an einer Besichtigung der Hofer Textilveredelungs GmbH teil. Bei einer Führung durch die Produktion wurden Innovationen und Entwicklungspotenziale in der Kaschierung und vorgestellt. Neben Reha- und Krankenhaustextilien werden dort auch Sitzbezüge namhafter Automobilhersteller kaschiert.

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