Nanotechnologie für die Medizintechnik VDI

VDI-Gesellschaft
Materials Engineering
- Wir über uns –
Nanotechnologie für die Medizintechnik
VDI-Fachausschuss Nanotechnik für die Medizintechnik
Was möchten wir erreichen?
Wir sehen in der Nutzung nanotechnologischer Verfahren vorwiegend Vorteile, die es gilt auch
in der Medizintechnik zu nutzen.
Wir möchten die Chancen und Risiken der Nanotechnologie mit allen Interessierten und
Betroffenen gerne diskutieren und auf diese Weise zu einem rationalen Umgang mit der
Nanotechnologie beitragen.
Wir sehen uns als Ansprechpartner sowohl der interessierten Industrie als auch von
Privatpersonen, indem wir den Stand der Entwicklung in diesem Gebiet ständig beobachten
und auf Anfrage auch dokumentieren und sachlich kommunizieren.
Das Potential der Nanotechnologie ist nach unserer Meinung noch bei Weitem nicht
vollständig erschlossen. Dies zu ändern möchten wir einen Beitrag leisten. Wie in anderen
Fachbereichen und Anwendungsgebieten wird auch in der nahen und ferneren Zukunft mit
fortschreitenden Verbesserungen und zusätzlichen Einsatzmöglichkeiten zu rechnen sein, die
jeweils mit Bedürfnissen und sichtbarem Nutzen abzugleichen sind.
Was ist eigentlich Nanotechnologie?
Der Begriff der Nanotechnologie wird selbst unter Fachleuten nicht einheitlich verwendet. Im
weitesten Sinne bezeichnet Nanotechnologie alle Techniken bei denen die Objekte in
Dimensionen von einigen Nanometern von Bedeutung sind. Das können Partikel sein oder
Fasern deren Durchmesser wenige Nanometer betragen kann, aber auch der Einsatz von
dünnen Schichten mit Schichtdicken von einigen Nanometern und damit alle Oberflächen sind
somit Gegenstand der Nanotechnologie. Ein engerer Begriff der Nanotechnologie definiert
diese nicht einfach durch die geometrischen Dimensionen, sondern betrachtet die Objekte, die
in diesen Dimensionen besondere, der Größe geschuldete Eigenschaften aufweisen, die sich
nicht einfach aus den makroskopischen Eigenschaften ableiten lassen.
Was verstehen wir unter Medizintechnik?
Im Unterschied zu anderen Industriebranchen wie der Automobilindustrie oder dem
Maschinenbau lässt sich die Medizintechnik nur schwer über das hergestellte Produkt
definieren. Vielmehr steht die Anwendung der erzeugten Produkte in der medizinischen
Vorsorge, Diagnose oder Therapie im Vordergrund. Sie ist die Schnittstelle unterschiedlicher
Industriebranchen (Elektrotechnik, Maschinenbau, Informationstechnik, Möbelindustrie,
Textilindustrie etc.) mit der Medizin. Dementsprechend zeichnet sie sich durch einen intensiven
Wettbewerb, einen hohen Innovationsgrad und ausgeprägte Interdisziplinarität aus. Nicht zu
unterschätzen ist die jeweilige Anwendung durch das Fachpersonal (Arzt, Krankenpfleger,
Hilfspersonal u.a.), das aufgrund der jeweiligen Erfahrungen und fallspezifischen
Unterstützung maßgeblich zum erzielten Erfolg des Einsatzes von Medizintechnik beiträgt.
Aus diesem Grund wird auch im Rahmen von Qualitätssicherungsprogrammen auf umfassende
Aus- und kontinuierliche Weiterbildung Wert gelegt bzw. entsprechende Richtlinien oder
Gesetze erlassen. Während die Medizintechnik also schwer zu definieren ist, sind Arzneimittel
und Medizinprodukte als Teilgebiete der Medizintechnik jeweils gesetzlich definiert.
Beispielsweise sind Medizinprodukte zur Anwendung am Menschen mittels ihrer Funktionen
zum Zwecke der Erkennung, Verhütung, Überwachung, Behandlung oder Linderung von
Krankheiten bestimmt. Die bestimmungsgemäße Hauptwirkung im oder am menschlichen
Körper soll aber in Abgrenzung zu Arzneimitteln weder pharmakologisch oder immunologisch
noch über den Metabolismus vermittelt erreicht werden. Medizinprodukte und Arzneimittel
dienen dem Zweck der Verhütung und Heilung von Krankheiten.
Welchen Beitrag kann die Nanotechnologie für die Medizintechnik leisten?
Entsprechend den oben aufgeführten Definitionen kann die Nanotechnologie sowohl im
Bereich der Medizinprodukte wie auch bei den Arzneimitteln einen Beitrag zur Medizintechnik beisteuern. Im ersten Fall geht es im Wesentlichen um den Kontakt von Materialien
mit dem menschlichen Körper. Dieser Kontakt soll so gestaltet werden, dass er dem Körper
und dem Heilungsvorgang zuträglich ist, was im Allgemeinen mit biokompatibel umschrieben
wird. Hierzu sind die Materialoberflächen hinsichtlich chemischer Zusammensetzung und
Topographie bis in den Nanometerbereich zu adaptieren. Die entsprechenden Medizinprodukte
können für therapeutische Anwendungen wie beispielsweise Implantate, Katheter,
Dialyseeinheiten aber auch Kontaktlinsen und Verbandmaterialien verwendet werden. Im
Bereich der Diagnostik werden ebenso Geräte, die im Kontakt mit biologischen Flüssigkeiten
zur Erkennung oder Überwachung von Krankheiten eingesetzt werden hinsichtlich ihrer
Oberflächen ausgerüstet, um zuverlässige Messwerte beispielsweise auf Mikrotiterplatten wie
auch von Sensoren zu erreichen.
Neben den bioinerten Oberflächen stellen auch bioaktive Oberflächen einen Beitrag der
Nanotechnologie zur Medizintechnik dar. Hierzu gehören Oberflächen, die mit Biomolekülen
ausgerüstet sind, die eine spezifische Reaktion mit Körperflüssigkeiten eingehen, oder aus
denen auch biologische aktive Stoffe freigesetzt werden. Hier stellt sich dann die Frage, ob
hier das Medizinproduktegesetz oder das Arzneimittelgesetz für eine geplante Anwendung zu
berücksichtigen ist.
Eindeutig auf der Seite der Arzneimittel liegen dann Anwendungen bei denen
nanotechnologische Verfahren genutzt werden, um beispielsweise Medikamente zu verkapseln
und die Einheiten soweit zu miniaturisieren, dass die verschiedenen Schranken des
menschlichen Körpers zum Zwecke des Medikamententransports überwunden werden und
damit die Medikamente an einen festgelegten Bestimmungsort gebracht werden können.
Zusammenfassend ist festzustellen, dass nanotechnologische Ansätze bei den meisten
medizintechnischen Fragestellungen zu einer Lösung beitragen können, die möglicherweise
bisher nicht oder nicht in dieser Qualität möglich waren. Insofern muss die Verfügbarkeit
dieser Technologie bzw. Anwendungsmöglichkeit als gewinnbringende Innovation eingestuft
werden.
Einige erste Beispiele nanotechnologischer Beiträge für die Medizintechnik?
•
magnetothermische Behandlungen von Tumoren
•
beschichtete Stents mit Wirkstofffreisetzung
•
beschichtete Kontaktlinsen
•
Ausrüstung von Oberflächen zur minimierten Proteinadsorption
•
Ausrüstung von Oberflächen zur optimierten Kultivierung von Säugerzellen für
Testsysteme und künstliche Organe
Chancen und Risiken der Nutzung der Nanotechnologie für die Medizintechnik?
Die Nanotechnologie bietet die Chance alle bisher im Kontakt mit biologischen Systemen
eingesetzten Materialoberflächen spezifisch zu optimieren. In diesem Falle wird am Ende
festzustellen sein, ob sich der zu treibende Aufwand lohnt, oder die erreichte Verbesserung
eher marginal ist und sich am Medizinmarkt nicht behaupten kann. Damit stellt die
Entscheidung für oder gegen das mit nanotechnologischem Einsatz erzeugte Produkt eine
typische marktwirtschaftliche Entscheidung dar, ohne dass besondere Aspekte der
Nanotechnologie separat berücksichtigt werden müssen.
Werden nanotechnologische Produkte auf Partikelbasis genutzt, um die verschiedenen
Schranken des menschlichen Körpers zum Beispiel zwecks Medikamententransport
überwinden zu können, so sind neben den Chancen auch spezifische Risiken zu bewerten. Hier
ist abzuwägen, ob die Chancen der Überwindung der jeweiligen Schranke in der Summe dem
Patienten dienen und damit die Risiken in Kauf genommen werden.
Düsseldorf, den 26.08.2010
VDI-GME