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Seminare

Orthopädische Implantate

Orthopädische Implantate ist der Überbegriff für eine große Anzahl von künstlichen Bauteilen die Gelenke im Körper ersetzen können z.B. Hüfte, Knie, Finger und Schulter.

Dental-Technik

Jedes Jahr wird ein großer Teil der Forschung im Bereich des Dental-Verschleiß durchgeführt. Hersteller von Zahnfüllungen sind vor allem an der Erkennung und Verbesserung der Erosionscharakteristiken von Füllungen interessiert.

Bio MEMS

BioMEMs beinhalten die Anwendung von Mikrobauelementen bei biologischen und medizinische Problemstellungen.

Chirurgische Nadeln

Im medizinischen Bereich verwendete chirurgische Nadeln bzw. Kanülen erfordern eine spezielle Qualität um eine effiziente Leistung sicherzustellen.

Bio chips

Biochips umfassen einen großen Bereich, welcher Mikroströmungselemente, Mikrochips und Technologien für On-Chip-Laboratorien enthält.

Kosmetik / Dermatologie

Haut besteht aus zwei Arten von Gewebe. Die Epidermis besteht aus geschichteten schuppenartigen Deckgewebe, welches viel Keratin enthält und gehärtet ist. Unter ihr liegt die Dermis.

Pharmazie

Die Herstellung von fester Medizin (z.B. Tabletten) beginnt typischerweise mit der Bildung von Partikeln im Bereich von 0.1 bis 10 µm.

Herzklappen

Das menschliche Herz ist eine effiziente Pumpe aus Muskeln, welche vier Bereiche besitzt - zwei Vorhallen und zwei Herzkammern - die wiederum durch eine einseitige Herzklappe voneinander getrennt sind.

Orthopädische Implantate

Orthopädische Implantate ist der Überbegriff für eine große Anzahl von künstlichen Bauteilen die Gelenke im Körper ersetzen können z.B. Hüfte, Knie, Finger und Schulter. Orthopädische Implantate werden inzwischen in allen Bevölkerungsschichten als Ersatz für arthritische oder geschädigte Gelenke eingesetzt. Die Kombination von steigendem Lebensalter und der zunehmende Einsatz bei jüngeren Menschen erhöhen die Anforderungen an die Hersteller bezüglich der Lebensdauer der Implantate.

Für Hüftimplantate ist die Formabweichung von Kopf- und Hüftgelenkpfanne ist kritisches Merkmal für die Belastbarkeit. Der häufigste Ausfallgrund ist jedoch die Abnutzung, vor allem die abgetragenen Partikel. Zum Beispiel ist der übliche Grund für die Veränderung der femoralen Kochenmasse die Osteolyse ( Abbau von Knochensubstanz). Obwohl noch nicht vollständig bekannt, werden verschiedene Faktoren als Ursache angenommen ;zum Beispiel Reaktionen auf Fremdkörper (Abriebpartikel). Die Vermeidung von Abrieb ist deshalb ein besonders kritisches Merkmal für Hüftgelenke. Diese Anforderung äußert sich üblicherweise in besonder engen Toleranzen für die Oberflächengüte. Die Herstellung von Hüftgelenken ist in internationalen Normen geregelt( ISO 7206 (Teil I - VIII)).

Die Anforderungen für Kniegelenke ( oder andere orthopädische Implantaten) sind ähnlich der Anforderungen für Hüftgelenke in Bezug auf Form- und Oberflächencharakterisierung. Taylor Hobson bietet den Herstellern dieser Implantate eine große Auswahl an Messgeräten die Lösungen für ihre speziellen Anforderungen. Ein Auswahl der Messgeräte finden Sie unten aufgeführt.

Dental-Technik

Jedes Jahr wird ein großer Teil der Forschung im Bereich des Dental-Verschleiß durchgeführt. Hersteller von Zahnfüllungen sind vor allem an der Erkennung und Verbesserung der Erosionscharakteristiken von Füllungen interessiert. Dazu werden Verschleißtests entsprechend der ISO Normen durchgeführt z.B. ISO/TS 14569-1.

Allerdings sind die Verschleißmechanismen von Zähnen und Dental-Restorationen sehr komplex und äußern sich bei jedem Menschen unterschiedlich.

Die üblichen Verschleißtests an Zahnfüllungen und Zahncreme beinhalten den Test mit Zahncreme und Zahnbürste. Die Zahnbürste wird dabei für einen festgelegten Zeitraum üner die Testoberfläche gerieben. Der entstandene Verschließ wird dokumentiert.

Taylor Hobson bietet den Herstellern von Dentalprodukten und den Forschungsinstituten eine große Auswahl an Messgeräten für die Charakterisierung der Oberflächen. Eine Auswahl der Messgeräte finden Sie unten aufgeführt.

Bio MEMS

BioMEMs beinhalten die Anwendung von Mikrobauelementen bei biologischen und medizinische Problemstellungen. In ihrer einfachsten Form beschleunigen BioMEMS die Fortschritte der Produktionsmethoden, um schnellere und billigere Mikro- und Nano-Arbeitseinheiten herzustellen, die zudem noch vollautomatisch arbeiten (z.B. Mikroströmungselemente). In spezialisierteren Formen bieten BioMEMS Möglichkeiten für künstliche Organe, individualisierte Behandlungstherapien sowie neue Arten, die Informationsübermittlung innerhalb und zwischen den Zellen zu beobachten. BioMEMS werden in zwei Kategorien - biomedizinische und biotechnologische MEMS - eingeteilt.

Biomedizinische MEMS werden im lebenden Körper eingesetzt, z.B. für Biotelemetrie, Medizinzufuhr, Biosensoren sowie für andere physische Sensoren. Biotechnologische MEMS werden im Labor an biologischen Wirtsproben angewandt, z.B. bei Gensequenzierung, Genfunktionen, Drogennachweis, pharmakologischer Genomik, Diagnose und Erkennung von Krankheitserregern.

Derzeit wird eine große Menge von BioMEMs im Bereich der Medizinverabreichung eingesetzt, welche so genannte Mikroproduktionstechniken verwendet. Dabei unterscheidet man zwischen zwei Hauptkategorien: mikrogefertigte Membranen mit Nanoporen sowie Mikropartikel. Membranen mit Nanoporen werden mittels Photolithographie hergestellt, d.h. Dünnfilmbeschichtung und selektives Ätzen, um Membranen aus Silizium mit extrem gleichmäßigen Poren im Nanometerbereich zu fertigen. Mikropartikel können dünne ebene Scheiben sein, die eine Dicke und einen Durchmesser von 1 µm aufweisen. Darüberhinaus gibt es auch interessante Entwicklungen im Bereich von Mikronadeln, Sensoren und Mikropumpen, welche dazu gedacht sind, Medizin schnell und gezielt zu verabreichen. Mit der Erweiterung der BioMEMS-Anwendungen steigt auch der Bedarf an Messtechnik für den Nanometer-Bereich, einem Gebiet, auf dem Taylor Hobson ausgezeichnete Erfahrungen besitzt. Ein Auswahl der Messgeräte finden Sie unten aufgeführt.

Chirurgische Nadeln

Im medizinischen Bereich verwendete chirurgische Nadeln bzw. Kanülen erfordern eine spezielle Qualität um eine effiziente Leistung sicherzustellen. Sie werden normalerweise dazu verwendet flüssige Stoffe in den Körper einzubringen oder aus diesem zu entziehen, wofür besondere Fließeigenschaften benötigt werden. Dies wird durch eine sehr gute interne Oberflächenbearbeitung und Zyllinderform sichergestellt. Taylor Hobson besitzt weitreichende Erfahrungen, um diese Eigenschaften zu überprüfen. Dies betrifft insbesondere die Verwendung von Sondertastern, um in den kleinen Durchmessern der Kanülen messen zu können.

Große Anstrengungen werden weiterhin im Bereich der Mikrokanülen unternommen. Diese werden in einer Vielzahl medizinischer Bereiche eingesetzt, z.B. bei Biopsien oder der Verabreichung von Medikamenten. Arrays aus hohlen Mikrokanülen können dazu verwendet werden, permanent Medizin in den Körper einzubringen, indem einfache Diffusion oder ein Pumpsystem genutzt wird. Die Kanülen könnten ebenso Flüssigkeit aus dem Körper entnehmen, um diese extern zu analysieren. Mikrokanülen eröffnen neue Bereiche wie z.B. zielgerichtete Wirkstoffeinbringung in einzelne Zellen. Dies bedeuted jedoch ebenso die Notwendigkeit neuer Herausforderungen in der Messtechnik, für die Taylor Hobson gerätetechnisch in der Lage ist. Dies beinhaltet gemetrische 3D-Analyse im Miko- und Nanometerbereich.

Bio chips

Biochips umfassen einen großen Bereich, welcher Mikroströmungselemente, Mikrochips und Technologien für On-Chip-Laboratorien enthält. Diese können grob als Messgeräte definiert werden, welche über mikrolithographische oder Mikroarray-Technologie gefertigt wurden und die zusätzlich eine biologische Detektionseinheit enthalten. Biochips sind den Biosensoren sehr ähnlich, unterscheiden sich von diesen jedoch durch die Anwendung der Mikrolithographie; dehalb auch die Bezeichnung "Chip".

TAufgrund einer Vielzahl von überzeugenden Anwendungsbeispielen in der Literatur der vergangenen zehn Jahre ist ein vermehrtes Interesse an mikrogefertigten Strömungskanalstrukturen (Biochips) entstanden. Die Vielzahl von in Biochips realisierten chemischen und biochemischen Messverfahren ist sehr hoch. Dazu gehören u.a. verschiedenste elektrophoretische und chromatographische Methoden, chemische und enzymatische Reaktionen, nicht-homöopolare Erkennungsreaktionen, Verstärkung von Probenkonzentrationen und zellulare Manipulationen.

Diese Einheiten sind kostengünstig und benötigen eine geringe Wirkungsgröße, während sie minimalste Mengen an Stoffen verarbeiten und schnelle Ergebnisse liefern. Weiterhin erlaubt das Produktionsverfahren (Photolithographie) die preiswerte Herstellung von hochparallelen Systemen. Biochips eröffnen ein riesiges Potential im Bereich der chemischen Analyse, wobei die Qualität der Herstellungsmethoden die Leistungsfähigkeit sicherstellen muss.

Biochips benötigen eine gute Kanal- (Höhe und Breite) und Oberflächenstruktur um einen wirkungsvollen Fluss der Chemikalien zu gewährleisten. Taylor Hobson bietet den Herstellen von Biochips eine Vielzahl von Lösungsmöglichkeiten für ihre Messaufgaben, welche dazu beitragen, die Qualität und die Eigenschaften ihrer Produkte zu verbessern. Ein Auswahl der Messgeräte finden Sie unten aufgeführt.

Kosmetik / Dermatologie

Haut besteht aus zwei Arten von Gewebe. Die Epidermis besteht aus geschichteten schuppenartigen Deckgewebe, welches viel Keratin enthält und gehärtet ist. Unter ihr liegt die Dermis. Falten werden dabei im wesentlichen durch die Zurückziehung von Bereichen der oberen Hautschichten hervorgerufen.

Mit der weltweit zunehmenden Bevölkerungszahl wächst auch der Bedarf an Anti-Falten-Cremes. Dafür ist es notwendig, die Wirkung dieser Cremes nachzuweisen. Zusätzlich existieren interessante Entwicklungen in der Zusammensetzung dieser Cremes, welche sogenannte Nanopartikel betreffen. Die Kosmetikindustrie investiert große Summen in die Entwicklung neuer kosmetischer Produkte, welche das Aussehen verbessern sollen. Zusammen mit Sicherheitstests müssen die Kosmetikhersteller dazu quantitative Daten bezüglich der Leistungsfähigkeit dieser kosmetischen Cremes und Lotionen nachweisen.

Obwohl Mikroskope visuelle Informationen über die Haut zur Verfügung stellen können, sind sie oft doch nicht ausreichend für eine detailliertere Analyse. Üblicherweise besteht eine Analyse von Anti-Falten-Creme darin, Hautproben vor und nach der Anwendung der Creme zu untersuchen. Dabei werden Abdrücke der Haut verwendet, da eine Messung am Körper meist nicht sinnvoll und möglich ist.

Die Messgeräte Talysurf CLI und Talysurf CCI sind ideale Werkzeuge, um mit ihren hochauflösenden Sensoren diese Messdaten zu gewinnen. Das Talymap Software-Modul "Texturierte Oberflächen" bietet dazu die ideale Visualisierung und Analyse. Darin eingeschlossen ist die Fähigkeit, Faltentiefe und -dichte zusammen mit der Texturrichtung zu analysieren.

Pharmazie

Die Herstellung von fester Medizin (z.B. Tabletten) beginnt typischerweise mit der Bildung von Partikeln im Bereich von 0.1 bis 10 µm. Dabei ist es häufig wichtig, diese Partikel bezüglich ihrer Größe und Form zu charakterisieren, da diese Information direkt mit dem Herstellungsverfahren zusammenhängt. Es ist ebenfalls bekannt, dass die Partikelgröße Einfluss auf die Zerfallsrate, Homogenität und Ablagerungsrate hat.

Die folgende Stufe des Herstellungsprozesses ist meist die Umwandlung der Partikel in granulare Strukturen mit Hilfe eines Bindungsmaterials. Die damit hergestellten Granulen sind üblicherweise einige wenige Millimeter groß und zeigen Verbesserungen in ihren Fließeigenschaften. Hierbei ist es wichtig, die Rauheit der Granulen zu ermitteln, um eine Korrelation mit dem Fertigungsprozess herzustellen. Der abschließende Teil der Herstellung von Tabletten besteht meist in der Aufbringung einer Beschichtung der Granulen, welche eine Vielzahl von Funktionen hat (z.B. Luftabschluss, Steuerung des Auflösungsverhaltens). Oft werden hierbei die Oberflächeneigenschaften der Beschichtungen messtechnisch ermittelt und mit der Zerfallsrate korreliert.

Innerhalb der pharmazeutischen Industrie existieren viele Anforderungen für die Oberflächencharakterisierung. Eine der wichtigsten ist dabei die Sicherung der Oberflächenqualität von Pipetten und Schalen im Prozessbereich, um bakterielle Verunreinigungen zu vermeiden. Pipetten in der pharmazeutischen Industrie können aus Edelstahl oder Plastik bestehen, wobei der Bereich der Rauheit von Rq 2 µm bis 0.2 µm reichen kann. Die Rauheit diese Pipetten ist extrem kritisch, wenn man berücksichtigt, dass eine Bakterienzelle vom Typ pseudomonas aeruginosaetwa 0.3 bis 0.8 µm breit und 1 bis 1.2 µm lang sein kann. Eine schlechte Oberflächenqualität auf den Pipetten könnten den Bakterien erlauben sich anzusammeln und damit den Herstellungsprozess zu verunreinigen.

Herzklappen

Das menschliche Herz ist eine effiziente Pumpe aus Muskeln, welche vier Bereiche besitzt - zwei Vorhallen und zwei Herzkammern - die wiederum durch eine einseitige Herzklappe voneinander getrennt sind. Im Verlauf eines Tages kontrahiert und expandiert das Herz durchschnittlich 100000 mal, und pumpt dabei mehr als 7000 Liter Blut. Durch das synchronisierte Öffnen und Schließen der Klappen wird dabei die Vorwärtsbewegung des Blutes erreicht.

Pro Jahr werden mehr als 250000 künstliche Herzklappen implantiert. Die Möglichkeit, eine krankhafte Herzklappe mit einer künstlichen zu ersetzen, hat die Sterblichkeitsrate für diesen Krankheitsfall dramatisch gesenkt. Leider hat dieser Erfolg auch eine nachteilige Seite, die auf Komplikationen beruht, die durch die künstlichen Herzklappen hervorgerufen werden. Ist beispielsweise die künstliche Klappe aus Titan und/oder pyrolitischem Kohlenstoff, dann ist ein lebenslanger Einsatz von Gerinnungshemmern notwendig. Trotz jahrzehntelanger Erfahrung ist dies immer noch eine gefährliche Behandlung. Eine suboptimal wirkende Gerinnungshemmung kann zur Bildung von Klümpchen führen, welche wiederum zur Bewegungsunfähigkeit der Herzkammern oder zur Verstopfung eines Hauptblutgefäßes führen.

Daher ist die Qualitätskontrolle für diese Komponenten äußerst kritisch, da die Folgen katastrophal sein können. Materialeigenschaften und geometrische Form sind wichtige Kriterien bei Entwurf und Herstellung von Herzklappen. Weiterhin ist die Oberflächenbewertung in 2D und 3D ebenso kritisch, da diese einen großen Einfluss auf den Blutfluss und die Gerinnungshemmung der Klappe haben.