Aerosol Deposition von Heraeus beschleunigt Entwicklung antiseptischer Beschichtungen

EOS Biomaterials Incorporated setzt auf eine F&E Anlage von Heraeus zur Entwicklung von Beschichtungen für den Medizinmarkt. Die Technologie des Unternehmens kann für chirurgische Implantate und zur Wundbehandlung eingesetzt werden. Ihre patentierten Beschichtungen haben eine antiseptische und antibiotische Wirkung und ermöglichen eine langsame Freisetzung von Antibiotika. Die Pulverformulierungen, die hierfür zum Einsatz kommen, können mit der Aerosol-Deposition-Methode aufgetragen werden. „Mit einer eigenen Anlage zur Aerosol Deposition sind wir künftig in der Lage, in noch kürzeren Zyklen neue Materialien und Materialkombinationen zu testen und zu optimieren.“, sagt Herr Lee, Vorsitzender von EOS Biomaterials Incorporated.

In der Medizintechnik gibt es zahlreiche Anwendungsfelder für antiseptische Beschichtungen. So können sie beispielsweise auf Implantaten oder medizinischen Instrumenten aufgebracht werden. Sie werden meist aus einer aktiven metallischen Komponente – zum Beispiel Silber – und einem Trägermaterial wie Keramik hergestellt. Umso größer die aktive Oberfläche, desto höher ist die antiseptische Wirkung. Das richtige Materialverhältnis aus aktiver Komponente und Trägermaterial entscheidet jedoch nicht nur darüber, ob die Beschichtungen die gewünschte antiseptische Wirkung erzielt. Der Rohstoff Metall ist auch ein Kostentreiber. Deshalb streben Hersteller danach, das beste Mischverhältnis zu identifizieren. „Wir greifen bereits im Rahmen eines Entwicklungsvertrages auf das Material Knowhow von Heraeus zurück. Unsere Experten für medizinische Beschichtungen erhalten mit Tests, Analysen und Beratung Unterstützung bei der Pulverentwicklung,“ so Herr Lee.

Die Anlage wird in Deutschland gebaut und an EOS Biomaterials in New Taipei City geliefert. Sie ermöglicht Beschichtungen auf Flächen von bis zu 300x50mm2 und axialsymmetrischen Bauteilen. "Die Robustheit der Anlage und des Verfahrens macht die Aerosolbeschichtung zur idealen Wahl für die Entwicklungsziele von EOS Biomaterials", sagt Ilka Luck, Leiterin von Heraeus High Performance Coatings. "Sie arbeiten an äußerst innovativen Produkten, und wir freuen uns sehr, sie dabei zu unterstützen."

Um neue Beschichtungen schnell zu entwickeln, sollte die eingesetzte Methode möglichst flexibel und einfach in der Handhabung sein. Die meisten Beschichtungsmethoden benötigen jedoch hohe Temperaturen und werden im Hochvakuum durchgeführt. Aerosol Deposition hingegen wird bei Raumtemperatur durchgeführt und benötigt lediglich Grobvakuum. Auch werden keine gesundheitsgefährdenden Materialien eingesetzt, was die Handhabung erleichtert.

Die hochleistungs-Beschichtungen dürfen sich nicht von ihrer Unterlage ablösen. Die besonders gute Haftung wiederum ist eine der hervorstechenden Eigenschaften von Schichten, die mit Aerosol Deposition hergestellt werden. Diese ist darauf zurückzuführen, dass das Substrat und die Schicht an der Stelle, an welcher sie aufeinandertreffen, eine chemische Verbindung eingehen.

Bei anderen Beschichtungsmethoden müssen die eingesetzten Materialien erhitzt oder verdampft werden. Durch diese Temperaturen kann es zu Veränderungen des Materials und somit der Materialeigenschaften kommen. Im Gegensatz dazu erfolgt die Aerosol Deposition bei Raumtemperatur. Bei der Abscheidung auf dem Substrat kommt es weder zu einer chemischen Reaktion noch zu einer Phasenumwandlung. So bleiben in der Beschichtung die Eigenschaften des Ausgangsmaterial weitestgehend erhalten.

Und dies ist nicht die einzige Herausforderung, die bei der Aerosol Deposition erst gar nicht aufkommt.

Wenn wie in diesem Fall mehrere Materialien kombiniert werden, erhöht dies die Komplexität des Beschichtungsprozesses. Die Bestandteile – in diesem Fall Metall und Keramik – sind oft sehr unterschiedlich in ihren Eigenschaften. Aufgrund zum Beispiel unterschiedlicher Schmelzpunkte lassen sie sich mit herkömmlichen Methoden nicht oder nur sehr aufwändig gleichzeitig aufbringen. Die Aerosol Deposition ermöglicht Beschichtungen mit beliebigem Material und auch Materialkombinationen. Die einzige Voraussetzung ist, dass sie in Pulverform vorliegen.

Die Aerosol Deposition ist ein Verfahren zur Herstellung von Beschichtungen. Materialpartikel werden mithilfe eines Trägergases auf eine Geschwindigkeit von mehreren 100 Metern pro Sekunde beschleunigt. Diese treffen dann auf einen Untergrund, das so genannte Substrat, und bilden dort einen geschlossenen Film.

EOS Biomaterials wurde im März 2021 von Genee Tech Co. LTD. gegründet und entwickelt medizinische Materialien mit kontrollierter Antibiotikafreisetzung und hochgradig biokompatible, antibakterielle Materialien.