Neuer Kunststoff der TU Kaiserslautern macht medizinische Steckverbindungen sicherer

Jiraporn Nomai untersucht im Labor, wie lange es bei dem neuen Kunststoff dauert, bis sich Risse bilden. Bild: Thomas Koziel/TU Kaiserslautern

Kanülen, Spritzen oder Katheter – ein Großteil medizintechnischer Produkte besteht aus Kunststoff. Auch beim sogenannten Luer-System, einer Steckverbindung für Medizin-Schläuche, ist dies der Fall. Aufgrund von Spannungen kann es hier mit der Zeit zu Rissen kommen, wodurch etwa Luft in eine Infusionslösung geraten kann. Die Folge kann eine Embolie sein. Ingenieure der TU Kaiserslautern haben ein Luer-System mit einem neuen langlebigeren Kunststoff entwickelt. Risse breiten sich deutlich später aus. Auf der Medizintechnikmesse Medica in Düsseldorf stellen die Forscher ihre Arbeit vom 14. bis 17. November am Gemeinschaftsstand Rheinland-Pfalz (Halle 7a, Stand B06) vor.

Bei Infusionen kommt das sogenannte Luer-System zum Einsatz. Es verbindet zum Beispiel verschiedene Spritzen, Schläuche sowie Kanülen – etwa mit Infusionsflaschen. Es handelt sich hierbei um eine Art Steckverbindung, die durch eine Drehung fixiert und so nicht leicht gelöst werden kann. „Wie viele andere Medizinprodukte besteht sie aus Kunststoff“, sagt Doktorand Nicholas Ecke, der an diesem Projekt gemeinsam mit seiner Kollegin Jiraporn Nomai am Lehrstuhl für Verbundwerkstoffe bei Professor Dr. Alois K. Schlarb an der TU Kaiserslautern forscht. „Bei diesen Verbindungen lässt sich mit der Zeit ein bestimmtes physikalisches Phänomen beobachten, eine Spannungsrissbildung.“

Bei dem neuen Kunststoff dauert es länger, bis sich Risse bilden. Die Abbildung zeigt eine Luer-Steckverbindung, bei der es mit der Zeit zu einer Spannungsrissbildung kommt. Bild: AG Schlarb/TU Kaiserslautern

Diese tritt bei gleichzeitiger mechanischer Belastung und der Einwirkung einer Flüssigkeit auf. „Durch diese Risse kann es mit der Zeit zum Beispiel zu einer Verunreinigung der Infusionslösung kommen“, so Nomai weiter. Außerdem besteht die Gefahr, dass Luft in die Lösung kommt. Kommt diese ins Blut, kann es zu einer Embolie und in der Folge zu einem Schlaganfall oder einem Herzinfarkt kommen.

Die Forscher um Ecke und Nomai haben diese Steckverbindung nun mit einem neuartigen Kunststoff nachgebaut. „Er enthält Nanopartikel aus Siliciumdioxid, die gleichmäßig im Kunststoff eingearbeitet sind“, erklärt der Doktorand. Das Medizintechnikunternehmen B. Braun Melsungen AG hat die Kaiserslauterer Forscher bei ihrer Arbeit unterstützt. Es hat für sie das Luer-System aus dem neuen Verbundwerkstoff angefertigt. In aufwendigen Versuchen haben die Ingenieure im Anschluss untersucht, wie lange es bei dem neuen Kunststoff dauert, bis sich Risse bilden. „Sie wachsen deutlich langsamer“, fasst Nomai die Ergebnisse ihrer Untersuchungen zusammen. „Das Material ist wesentlich beständiger als bei herkömmlichen Produkten.“