Nachhaltigkeit: biokompatible Materialien für medizinische Tests

Masken, Schutzkleidung und Impfutensilien sowie Schnelltests haben während der Coronapandemie die Berge medizinische Abfalls steigen lassen. Problematisch daran ist vor allem, dass viele Produkte nach einmaligem Gebrauch im Müll landen und aus schädlichen Kunststoffen bestehen. So auch bei diagnostischen Tests, die in der Regel aus erdölbasierten Kunststoffen bestehen. Eine Alternative wären biobasierte kompostierbare Materialien. Das Projekt „BioMat“ erforscht hierfür die Grundlagen nachhaltiger Werkstoffe.

Biokunststoffforschung

Als Anwendungsbeispiel nutzen die Forschenden einen neuartigen Point-of-Care-Test (POCT) zum Nachweis von Hepatitis D. Ein POCT, der auch ohne Laborzugang funktioniert, könnte hier vor allem Leben retten in Ländern, in denen die medizinische Infrastruktur begrenzt ist. Das Projekt startete bereits im Juni 2024 und läuft noch bis Mai 2027. Zur Erforschung ist das Projekt in zwei Teilbereiche gegliedert: in die Entwicklung eines biobasierten Grundwerkstoffes und dessen Verarbeitungsprozess sowie die Entwicklung eines Schnelltests zur sicheren Diagnose von Hepatitis D.

Das Team der Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden (HTWD) bringt vor allem die Erfahrung der Biokunststoffforschung und Sensorentwicklung in das Projekt mit ein. „Die Anforderungen an das Material sind sehr hoch. Wir benötigen eine Oberfläche, die sich gut mikrostrukturieren lässt und Komponenten, die einerseits langlebig und stabil, andererseits unter bestimmten Bedingungen vollständig biologisch abbaubar sein“, erläutert Projektleiter Marc-Peter Schmidt, Professor für Konstruktion und Technologie an der Fakultät Elektrotechnik. 

Optimaler Abbauprozess

Ein geeigneter Werkstoff wurde bereits identifiziert: Polybutylensuccinat (PBS), der sich aus pflanzlicher Stärke gewinnen und gut verarbeiten lässt. Er ist stabil, lagerfähig und wird in der Industriekompostierung bei 60 Grad Celsius und hoher Feuchtigkeit innerhalb von 90 Tagen fast gänzlich abgebaut. Selbst in der freien Natur bzw. auf der Deponie findet der Abbauprozess statt, er dauert nur etwas länger.

Mithilfe der Projektpartner konnte bereits die Verarbeitung optimiert werden, sodass die notwendige Abformgenauigkeit erreicht wird. Die Herstellung der Tests erfolgt im Spritzgussverfahren. Für den Einsatz in der Leistungsdiagnostik testen die Forschenden bereits das Aufbringen elektrischer Sensorik auf das Material. Auch die Elektronik der Tests soll biokompatibel sein, weshalb mit unterschiedlichen Pasten hierfür experimentiert wird. 

Bevor die Tests zum Einsatz kommen können, sind jedoch weitere Hürden zu überwinden, darunter medizinische Studien und andere Regulatorien. „Gegenwärtig müssen medizinische Abfälle wie gebrauchte Schnelltest der thermischen Verwertung zugeführt werden, insbesondere wenn sie Blut enthalten. Auch eine Wiederverwendung des Materials durch Einschmelzen ist nicht erlaubt“, erläutert Schmidt. „Angesichts der großen Abfallmengen, die hier entstehen, ist die Substitution der erdölbasierten Diagnostikprodukte dringend geboten.“

Quelle: idw