Mikrofluidik und ihre Anwendungen in der Medizin dank Feinmechanik

In der medizinischen und pharmazeutischen Industrie ist die Verwendung von mikrogebohrten oder, weiter gefasst, mikrobearbeiteten Instrumenten für zahlreiche Anwendungen weit verbreitet. Diese Techniken, die unter dem Begriff Mikrofluidik zusammengefasst werden, stehen am Beginn einer Revolution und sind für die Erforschung und Herstellung von Wirkstoffen unverzichtbar geworden.

Die Nutzung der Eigenschaften von Flüssigkeiten in mikroskopischem Maßstab erfordert Geräte mit höchster Präzision, um die gewünschten Ergebnisse zu erzielen. Seit vielen Jahren hat Mecasoft sein Know-how aufgebaut, um die Akteure im medizinischen Bereich zu unterstützen und ihnen die besten existierenden mikrobearbeiteten Bauteile zu liefern.

Medizinische und pharmazeutische Industrie: die Herausforderungen der Hochpräzisionsbearbeitung

Für die Welt der Medizin sind Geräte, die im unendlich kleinen Maßstab arbeiten, von großem Vorteil. Zu den ständigen Anliegen dieses Sektors gehört zum einen die Zuverlässigkeit. Die sensiblen und manchmal riskanten Vorgänge (z. B. durch die verwendeten Chemikalien) erfordern sichere und zuverlässige Systeme, die keinen Raum für Unvorhergesehenes lassen. Dies betrifft insbesondere die Verwendung von Synthesegeräten aus Metall anstelle von solchen aus Kunststoff.

Andererseits besteht die Notwendigkeit einer optimierten Leistung bei den durchgeführten Vorgängen. Und hier kann die Mikrofluidik nämlich gerade dazu führen, die mit der medizinischen Forschung verbundenen Kosten zu senken. Wie? Durch kontinuierliche Prozesse in mikroskopisch kleinen Bereichen. Diese verhindern Materialverschwendung, wie sie bei Batch-Prozessen vorkommen kann. Die Mikrofluidik ermöglicht zudem die Prüfung von Wirkstoffen in kleinem Maßstab und senkt damit die Kosten für Experimente.

Vorteile der medizinischen Mikromechanik

Wissenschaftler müssen somit nicht vom Nutzen dieser Geräte und ihrer vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten überzeugt werden, um die Forschung in Bereichen des Gesundheitswesens voranzutreiben. Ihnen ist ebenfalls bewusst, dass die Produktionsweise der Bauteile und Profile, aus denen diese Vorrichtungen bestehen, eine extreme Präzision beim Schneiden und Bohren der Materialien bieten muss. Hier kommt die Mikromechanik, wie wir sie bei Mecasoft anwenden, ins Spiel:

• exakte Einhaltung der Vorgaben und der erstellten Pläne
• ausgezeichnete Oberflächenbeschaffenheit ohne Veränderungen des Fließverhaltens
• endgültige Größe mit höchster Präzision
• perfekte Reproduzierbarkeit für eine optimale und konstante Qualität

Mikrofluidsysteme und ihr Nutzen in der Medizin und der medizinischen Forschung

Bei Mecasoft bieten wir unser professionelles Know-how in diesem Bereich an. Im Laufe der Jahre haben wir eine breite Palette von Techniken zur Strömungsmechanik in sehr kleinem Maßstab aufgebaut. Hier sind einige Beispiele der Arten von Vorrichtungen, die in unserem Unternehmen bearbeitet werden.

Statische Mischer

Bei einem statischen Mischer gibt es per Definition keine beweglichen Teile. Diese Vorrichtung muss in der Lage sein, eine Mischung aus zwei Stoffen nach einem Verfahren im mikroskopischen Maßstab herzustellen. Die Wirksamkeit dieser Mischung ist für die Entwicklung und Herstellung bestimmter Impfstoffe, insbesondere der sehr wirksamen mRNA-Impfstoffe, von entscheidender Bedeutung.

Erwartungsgemäß erfordert ein solches System eine kontinuierliche Mischung, die keine Störungen im Zusammenhang mit dem Prozessfluss verursacht. Dazu bearbeiten wir die verschiedenen Teile, aus denen sich die gesamte T- oder Y-förmige Vorrichtung zusammensetzt, einschließlich der Kanäle, die wir bohren. Die erhaltenen Kanäle haben einen Durchmesser, der bis auf 100 µm gesenkt werden kann, und eine ausgezeichnete Oberflächenbeschaffenheit.

Generator für Mikrotröpfchen

Auch Mikrotröpfchen werden in der Medizin und Pharmazie häufig verwendet. Um eine Emulsion aus Mikrotröpfchen mit identischem Durchmesser zu erzeugen, stellen wir Kanäle von 50 µm her, die innerhalb eines ebenfalls bearbeiteten, hochpräzisen mechanischen Einsatzes ausgerichtet werden. Diese Elemente werden dann in Roboter eingesetzt, die wiederum an Labore auf der ganzen Welt geliefert werden.

Dieses System ermöglicht einen kontinuierlichen Tröpfchenfluss, ohne den Prozess der Blasenbildung zu beeinflussen. Diese Lösungen werden beispielsweise für folgende Anwendungen genutzt:

• sequenzielle Injektion
• Probenverteilung
• Injektion von Proben mit geringem Volumen
• Umwälzung von Flüssigkeiten
• Sortiervorgänge

Ein konkretes Beispiel für diese Anwendung in diesem Bereich ist der RayDrop Mikrotröpfchengenerator des Pharmaunternehmens SECOYA, das sich auf Mikrofluidik spezialisiert hat.

(PMax-Raydrop-DE-complete_DxO_light)

Kapillaren zur hochpräzisen Druckkontrolle

Für den medizinischen Bereich ist die hochpräzise Bearbeitung auch bei der Herstellung von Kapillaren für die Druckkontrolle von medizinischen Flüssigkeiten (Sauerstoff, Distickstoffmonoxid, medizinische Druckluft, Stickstoff, Kohlendioxid, etc.) von Nutzen. Denn diese oft instabilen Gase müssen mit besonders viel Vorsicht kontrolliert werden und erfordern daher ein spezielles, angepasstes System.

Dazu werden mit unserer Technologie die Löcher in die Kapillaren gebohrt, aus denen die Steuerventile der Verpackungssysteme hergestellt werden. Diese haben in der Regel einen Durchmesser von 70 µm bis 150 µm, können aber bis auf 35 µm gesenkt werden, je nachdem, was für den Ein- und Ausgang der Vorrichtung erforderlich ist.

Weitere Anwendungen der Mikromechanik im medizinischen und pharmazeutischen Bereich

Es gibt viele weitere Produkte zur Mikrobearbeitung, deren Entwicklung auf die pharmazeutische und medizinische Industrie ausgerichtet ist. Dazu gehören z. B. das Bohren von Nadeln, die Herstellung von Faserverbindern, synthetische Implantate oder ganz traditionell hochpräzise Werkzeuge (Formen, Stempel, Stanzformen, etc.).

Mecasoft: zertifizierte Geräte und Know-how im Dienste unserer Partner im Medizinsektor

Wenn es um hochpräzises Schneiden, Bohren oder auch Oberflächenbearbeitung geht, sind den Möglichkeiten unseres Bearbeitungsbetriebs kaum Grenzen gesetzt. In dieser streng referenzierten Welt ist Mecasoft bereits für einige Kunden aus der Luftfahrtindustrie nach den EN 9100-Normen zertifiziert und auch das Verfahren für die medizinische Zulassung nach 13485 wurde eingeleitet, was unser Engagement und die Qualität unseres Know-hows in diesem Sektor unter Beweis stellt.

Wir sind stolz darauf, bekannte Namen aus der Welt der Medizin und Forschung zu unseren treuen Kunden zählen zu dürfen. Möchten auch Sie unsere Dienste in Anspruch nehmen? Kontaktieren Sie unser Planungsbüro, um weitere Informationen zu erhalten und Ihr Projekt anzulegen.