Kompostierbare Materialien für medizinische Schnelltests

Diagnostische Schnelltests bestehen häufig aus erdölbasierten Kunststoffen und werden nach einmaligem Gebrauch entsorgt. Eine Alternative könnten biobasierte, kompostierbare Materialien sein, die Ressourcen schonen und Abfallmengen verringern. Im Projekt „BioMat“ erforscht die Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden (HTW) gemeinsam mit Partnerinnen und Partnern Grundlagen, um nachhaltigere Werkstoffe in der Point-of-Care-Diagnostik (POCT) einzusetzen. Als Anwendungsbeispiel dient ein POCT zum Nachweis von Hepatitis D.

Das Hepatitis D-Virus (HDV) kann eine chronische Leberentzündung auslösen, die Leberzirrhose begünstigt und das Risiko für Leberkrebs steigern kann. POCT, die auch ohne Laborzugang funktionieren, könnten infizierte Personen schneller identifizieren und Diagnostik in Regionen mit begrenzter Infrastruktur unterstützen.

Das Verbundprojekt gliedert sich in zwei Schwerpunkte:

• Entwicklung eines biobasierten Grundwerkstoffes inklusive Verarbeitungsprozess
• Entwicklung eines Schnelltests zur Diagnose einer HDV-Infektion

Projektleiter Marc-Peter Schmidt, Professor für Konstruktion und Technologie an der Fakultät Elektrotechnik, erklärt: „Wir von der HTW Dresden bringen vor allem unsere Erfahrung auf dem Gebiet der Biokunststoffforschung und Sensorentwicklung 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.“

Nach Untersuchungen verschiedener Materialkombinationen wurde Polybutylensuccinat (PBS) als geeigneter Werkstoff identifiziert. PBS kann aus pflanzlicher Stärke gewonnen werden, gilt als gut verarbeitbar sowie lagerfähig und wird in der Industriekompostierung bei 60° Celsius und hoher Feuchtigkeit innerhalb von 90 Tagen fast vollständig abgebaut.

Die Komponenten für Schnelltests sollen im Spritzgussverfahren hergestellt werden. „Aktuell untersuchen wir, wie sich elektrische Funktionsstrukturen auf den Grundwerkstoff applizieren lassen, was für spätere Anwendungen eine Rolle spielt. Anders als beim Hepatitis-D-Test wird beispielsweise bei der mobilen Leistungsdiagnostik im Sport elektrische Sensorik eingesetzt“, sagt Projektmitarbeiter Matthieu Fischer.

Für sehr feine Leiterstrukturen nutzen die Forschenden die Dickschichttechnik, ein Siebdruck-ähnliches Verfahren, bei dem Pasten schichtweise aufgetragen werden. Um die Biokompatibilität zu verbessern, werden unterschiedliche nachhaltige Pasten getestet.

Parallel bleiben regulatorische Vorgaben eine Hürde: „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“, so Marc-Peter Schmidt.

MEDICA.de; Quelle: Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden