Небольшая фармацевтическая фабрика рядом с кроватью для пациента не больше двух евро. Их линии и каналы имеют размер всего несколько сотен микрометров. Он смешивает различные лекарства, такие как обезболивающие, разжижающие кровь и антибиотики - непрерывно и точно с учетом текущего состояния здоровья пациента. Будущий сценарий современной технологии микрореакции, которая еще не доступна в больницах сегодня. Институт керамических технологий и систем Фраунгофера IKTS в Дрездене работает над тем, чтобы изменить это в ближайшем будущем.
Медицинские компоненты почти в каждом дизайне
Исследователи из Дрездена полагаются на аддитивные производственные процессы на основе суспензий и их сочетание с другими методами производства для изготовления микрореакторов, а также с костными имплантатами, зубными протезами или хирургическими инструментами. В Medtec в Штутгарте они представляют технологический подход, который можно использовать для производства медицинских компонентов практически любого дизайна с использованием 3D-печати. «Мы не ограничены в типе или цвете материала желаемых компонентов. Керамика, стекло, пластик или даже металлы могут быть обработаны с помощью термопластичной 3D-печати. Еще одно преимущество: несколько разных материалов могут быть изготовлены одновременно », - объясняет доктор. Тассило Мориц из Бизнес-единицы IKTS Материалы и процессы. Ученые уже успешно изготовили компоненты из высокоэффективной керамики и твердых металлов в своей лабораторной системе. Теперь они ищут партнеров, чтобы применить свои технологии на практике.
Многокомпонентный подход важен в хирургии, например: эндоскопы часто имеют инструмент, который сначала разрезает открытые ткани, но немедленно снова закрывает кровеносные сосуды, используя поток электрического тока. Чтобы ток не обременял пациента, инструмент должен иметь в дополнение к нержавеющей стали изоляционные керамические компоненты. «Керамические материалы часто хорошо подходят для медицинских приборов и компонентов. Керамика износостойкая и может быть тщательно очищена », - объясняет Мориц.
Это все в смеси
Исследователи использовали свои ноу-хау в керамических материалах и технологических процессах для процесса аддитивного производства. Основой их технологии является оптимальное приготовление керамических или металлических суспензий. Смеси основаны на термопластичном связующем, которое становится жидким при температуре около 80 градусов по Цельсию. Это имеет решающее значение в аддитивном производстве, так что суспензии могут быстро остывать, и один слой за другим можно размещать один поверх другого. В этом связующем они распределяют мелкие частицы порошка, сделанные из металла, стекла или керамики. «Мы смешиваем очень однородно и точно устанавливаем оптимальную вязкость. Это единственный способ для принтера вывести размер капли, подходящий для контура компонента. Мы не должны смешивать слишком жидкие или слишком пастообразные. Вы должны соответствующим образом освоить технологию обработки », - говорит Мориц. Суспензия расплавляется из-за электрической температуры в принтере. После осаждения капли немедленно затвердевают при быстром охлаждении. Затем заготовка накапливается точка за точкой на плоской платформе. Различные материалы могут наноситься параллельно с использованием нескольких блоков нанесения.
«Другая задача состоит в том, чтобы адаптировать поведение различных суспензий друг к другу во время последующего спекания компонентов, чтобы это происходило без дефектов», - объясняет Мориц. «Мы используем специальные процессы измельчения для модификации исходного порошка.» Тонко спеченные керамические или металлические материалы нагреваются под давлением во время спекания. Температура материалов остается настолько низкой, что форма заготовки не изменяется.
Новые возможности для технологии микрореакции
Мориц надеется на множество новых возможностей для технологии микрореакции из керамических компонентов. До сих пор технология производства предотвращала прорыв миниатюрных химических заводов. Их использование было в основном ограничено исследовательскими лабораториями. Это может измениться. «Теперь мы можем создавать керамические компоненты в соответствии с применением и более не в соответствии с требованиями производства», - говорит доктор материаловедения. «До сих пор керамические микрореакторы в основном шлифовали из пластин. Внутреннее и внешнее уплотнение всегда представляли технологическую проблему, а также была проблема подходящих соединений. Теперь вы можете просто распечатать их вместе с керамическим компонентом в любой форме ». Это выгодно не только врачам, но и фармацевтам и химикам. Они обычно перерабатывают очень дорогие или опасные вещества.«Работа здесь в микрореакторе с наименьшим возможным количеством дешевле и безопаснее», - говорит Мориц. (Mz)