Winziges Bauteil in lebenswichtiger Funktion

Flüssigsilicon in lebenswichtiger Funktion

Wenn Menschen mit chronischen Beschwerden ihre Wohnung verlassen, müssen sie an mehr denken als nur Handy, Schlüssel und Portemonnaie. Wichtige Medikamente sowie deren Zubehör sind oftmals ständige Begleiter. Umso besser, dass Flüssigmedikamente mittlerweile über kompakte Dosiersysteme einfach automatisiert gespritzt werden können – dank einer neuen Silicon-Entwicklung für das filigrane Pumpgehäuse.

Menschen mit chronischen Krankheiten müssen ihren Körper rund um die Uhr überwachen. Krankheiten wie etwa Diabetes oder Parkinson können durch Medikamente, die direkt unter die Haut gespritzt werden müssen, reguliert werden. Insulin-Pens oder andere tragbare Medizingeräte machen die schnelle und sichere Injektion von Flüssigmedikamenten dabei besonders praktisch.

Einen Schritt weiter gehen nun automatisierte Dosiersysteme. Solche Medizingeräte lassen sich direkt auf der Haut befestigen. An der Kontaktfläche zum Patienten befindet sich eine feine Nadel, die automatisch ausfährt und eine vorprogrammierte Arzneimittelmenge injiziert. So ist die gleichmäßige Abgabe weniger Mikroliter Wirkstoff über Minuten, Stunden oder sogar einige Tage möglich.

Teamwork von Mensch und Material

Herzstück eines solchen Medizingeräts ist eine winzige Mikroinjektionspumpe, die das lebensnotwendige Medikament zuverlässig fördert und exakt dosiert. Der Polymerverarbeiter und WACKER-Kunde Trelleborg wurde hier von einem weltweit führenden Anbieter von Pharma- und Medizinprodukten beauftragt, gemeinsam ein Pumpengehäuse aus Kunststoff und Silicon zu entwickeln. Eine einzigartige Materialneuheit von WACKER sorgt darin für reibungslosen Betrieb.

Nahezu unmöglich: Selbsthaftung und niedrige Gleitreibung zugleich

Damit das Medizingerät klein und kompakt ist, darf die Mikroinjektionspumpe kaum größer als ein Fingernagel sein. Reibung, Abdichtung und die Verbindung der Pumpe waren eine Herausforderung für die Entwickler. Genau diese Eigenschaften sind jedoch das Spezialgebiet von Flüssigsilikonkautschuken (Liquid Silicone Rubber, LSR). Für den kleinen Pumpzylinder war eine Silicontype gesucht, die beim zwei-Komponenten (2K)-Spritzguss zuverlässig ohne Primer am Grundkörper haftet. Gleichzeitig sollte sie einen reibungsarmen und damit ruckelfreien Betrieb der Pumpe ermöglichen. Physikalisch sind hohe Haftung und geringe Gleitreibung scheinbar unvereinbare Eigenschaften. Chemisch war es jedoch möglich, sie zu kombinieren.

Flüssigsilicone mit selbsthaftenden Eigenschaften hatte WACKER bereits ebenso im Portfolio wie Produkte mit niedrigen Reibungskoeffizienten. Eine Kombination beider Eigenschaften für sensible Anwendungen, gab es hingegen noch nicht. Die Mikropumpe war daher genau die richtige Gelegenheit, beide Eigenschaften in einem Silicon zu kombinieren.

Streng überwachte Produktion für absolute Reinheit

Die Neuentwicklung ist das selbsthaftende und intrinsisch gleitfähige SILPURAN^® 6760/50 von WACKER. Dieser Flüssigsiliconkautschuk besteht aus zwei Komponenten und vernetzt nach dem Mischen zu einem transparenten, mechanisch robusten Elastomer. 2016 zum ersten Mal öffentlich vorgestellt und ist er bis heute das einzige selbsthaftende, reibungsmodifizierte Flüssigsilicon mit Marktreife und Biokompatibilitätszertifikaten. Dafür wird er bei WACKER feingefiltert, optisch kontrolliert und unter Reinraumbedingungen abgefüllt.

Präzise Dosierung durch niedrige Reibung

Für die Mikroinjektionspumpe war SILPURAN^® 6760/50 die Siliconweichkomponente der Wahl um die Dichtelemente im Kunststoffspritzguss direkt an die Pumpzylinder anzuspritzen. Während der Injektion des Arzneistoffs bewegt sich damit der Pumpkolben ruckelfrei über die innere Oberfläche des Pumpenzylinders. Nur so ist die äußerst präzise und in manchen Fällen lebensnotwendige Dosierung möglich. Eine gummiartig stumpfe Oberfläche würde zu ruckartigen Bewegungen und damit unpräzisen Druckstößen führen. Durch die intrinische Gleiteigenschaft wird weder Gleitmittel benötigt, noch ist die Siliconoberfläche ölausschwitzend. Die Gefahr, dass der Arzneistoff kontaminiert wird, ist gebannt.

Das Prinzip Dichtung bei guter Gleitreibung ist aus Spritzen bekannt: Mit dem richtigen Siliconwerkstoff gleitet das Dichtelement gleichmäßig und ruckfrei über die Zylinderwand der Spritze. So kann die Menge an Flüssigkeit exakt dosiert werden.

Die Mikroinjektionspumpe ist eine Kolbenpumpe, in der ein kleiner Stößel die Flüssigkeit fördert. Im Bild ist der Pumpzylinder zu sehen, der mit einer hauchdünnen Innenwand auch SILPURAN^® 6760/50 ausgekleidet ist.