Konzept der grünen Chemie für Medizinprodukteindustrie
Die zunehmende Anzahl laparoskopischer und robotergestützter chirurgischer Eingriffe und weiterer minimalinvasiver Verfahren hat zu einem weltweit steigendem Bedarf im Bereich der Einweg-Medizinprodukte geführt. Gegenwärtig sind derartige Produkte und viele medizinische Verpackungen weder nachhaltig noch biologisch abbaubar. Die Arbeit des mit Unterstützung der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen(öffnet in neuem Fenster) finanzierten Projekts GREEN-MAP vereinte eine Reihe von Forschungsuniversitäten und Kunststoffherstellern, um ein Portfolio praktikabler umweltfreundlicher Alternativen für medizinische Verpackungen und Einwegprodukte zusammenzustellen.
Eine Bibliothek der biobasierten Polymere
Die in medizinischen Verpackungen und Produkten verwendeten Kunststoffe müssen eine Vielzahl von Kriterien erfüllen. Je nach Verwendungszweck müssen die Artikel eine harte, starre Schale oder flexible, papierähnliche Qualitätseigenschaften aufweisen. Um den Gesundheitsanforderungen gerecht zu werden, müssen die genutzten Werkstoffe außerdem geeignete Barrieren aufweisen, auch wenn sie zum biologischen Abbau vorgesehen sind. Das Team von GREEN-MAP hat mit Erfolg Materialien entwickelt, die diese Kriterien erfüllen. Projektkoordinatorin Miroslawa El Fray erklärt: „Es bestätigte sich, dass aus der breiten Palette der Kopolymere Materialien ausgewählt werden können, die für alle Aspekte der Verpackung von Medizinprodukten geeignet sind, seien es starre Schalen, Folien und Papierbeschichtungen, ausgestattet mit geeigneten mechanischen und Barriereeigenschaften.“ Das Konsortium von GREEN-MAP erforschte erneuerbare Rohstoffe wie Stärke, Zellulose und Pflanzenöle, um grüne Alternativen zu den gegenwärtig im Einsatz befindlichen medizinischen Kunststoffen zu erschaffen. Neben der Erkundung potenzieller biobasierter Monomere, den Bausteinen der biologisch abbaubaren Polymere(öffnet in neuem Fenster), kamen im Rahmen des Projekts Ansätze der grünen Chemie unter Nutzung von Enzymen und anderen umweltfreundlichen Katalysatoren zur Synthese von Polymeren zum Einsatz. Die daraus resultierende Sammlung vielversprechender Polymere galt als eine große Errungenschaft. El Fray dazu: „Das vielversprechendste Projektergebnis war die Entwicklung einer Bibliothek biobasierter und aus Pflanzenöl gewonnener Monomere zur Synthese grüner Polymere für die Verpackungs- und Einweg-Medizinprodukteindustrie.“ Die im Projekt entwickelten biobasierten Polymere wurden mithilfe anderer Innovationen weiter verbessert. Den Forschenden gelang es, die Werkstoffe mit einer Vielzahl von Verfahren, von konventionellen Verfahren bis hin zum 3D-Druck und Elektrospinnen, zu bearbeiten. Außerdem verwendeten sie bioaktive Zusatzstoffe, um die antibakteriellen Eigenschaften der Polymere zu optimieren.
Zusammenarbeit von Wissenschaft und Industrie
Im Sinne seines sektorübergreifenden Charakters vereinte das Projekt vier europäische Universitäten, eine amerikanische Universität und vier europäische Unternehmen, um gemeinsam und kreativ biobasierte Polymere für medizinische Anwendungen zu entwickeln. Insgesamt 65 Teilnehmerinnen und Teilnehmer, viele von ihnen aus dem Bereich des wissenschaftlichen Nachwuchses, profitierten von dieser Synergie. Ungeachtet aller Auswirkungen von COVID 19, wodurch Entsendungen nur eingeschränkt stattfanden, konnten die Forschenden internationale Erfahrungen sammeln und Arbeitsplätze in der Industrie kennenlernen, wovon ihre Beschäftigungsfähigkeit profitierte. Zudem konnten die Teilnehmenden ihre Kompetenzprofile dank lokaler Schulungen, darunter Workshops und Schulungen zur Lebenszyklusanalyse, bereichern. El Fray stellt fest: „Im Zuge des Projekts wurde der Erwerb von Kenntnissen über die Entscheidungsfindung bei experimentellen Ansätzen, Forschungsfinanzierung, Mentoring, Projektmanagement und Unternehmertum gefördert.“ Es boten sich Möglichkeiten, neue Forschungsanlagen zu erschließen und die weltweiten wissenschaftlichen Netzwerke zu stärken sowie Kooperationen und neue Forschungsideen für zukünftige Projekte zu entwickeln.“ Auch die Unternehmen sind bereit, in Führung zu gehen. Der Projektpartner KB Folie Polska(öffnet in neuem Fenster), ein Unternehmen, das flexible Verpackungen herstellt, beabsichtigt, die von GREEN-MAP konzipierten Polymere zur Herstellung von Verpackungen für Medizinprodukte zu nutzen. Die jüngsten Ergebnisse der Untersuchungen zur biologischen Abbaubarkeit zeigen, dass vielversprechende Polymere, die Monomere aus Pflanzenölen enthalten, nach dreimonatiger Zersetzung 70 % ihrer Masse verloren haben. Laut Lebenszyklusanalysen und weiterer Studien, die diesen umweltfreundlichen Alternativen grünes Licht geben, befinden sich die Krankenhäuser nun auf gutem Weg zur Kreislaufwirtschaft.
