Wie durch Eloxieren Aluminium für wiederverwendbare medizinische Geräte geeignet gemacht werden kann

31. August 2020 Von Nancy Crotti

Hochleistungsfähige anodische Oberflächenbehandlungen von Aluminium bieten Herstellern medizinischer Geräte eine größere Auswahl an sterilisationsbeständigen medizinischen Geräten.

Neel Patel, Florida Anodize System & Technologies

[Bild von Florida Anodize System & Technologies]

Beim Eloxieren von Aluminium wird die Oberflächenschicht eines Aluminiumsubstrats elektrochemisch in eine Aluminiumoxidschicht umgewandelt. Obwohl auf Aluminium eine natürliche Oxidschicht zu finden ist, ist diese Schicht uneben, dünn und bietet einen schlechten Schutz gegen chemische Korrosion und Abrieb und ist im medizinischen Umfeld völlig ungeeignet.

Durch den Eloxierungsprozess erhalten Aluminiumkomponenten eine gleichmäßige und gleichmäßige Oberflächenschicht, was die Haltbarkeit der Komponenten erhöht und das darunter liegende Material vor Korrosion schützt. Ergänzende Prozesse können die Funktionalität der Anodenschicht erweitern. Beispielsweise können Farbstoffe, Gleitmittel oder sogar antimikrobielle Biozide in die Anodenstruktur eingelagert werden.

Während das Konzept der Aluminiumanodisierung recht einfach ist, beeinflussen verschiedene branchenabhängige Standards die Prozessparameter, die wiederum die endgültigen Beschichtungseigenschaften stark beeinflussen.

Zu den am häufigsten verwendeten Standards, insbesondere in den Vereinigten Staaten, gehört die vom US-Verteidigungsministerium entwickelte Spezifikation Mil-A-8625. Zu den darin aufgeführten anodischen Beschichtungen gehören Typ I – Eloxieren mit Chromsäure, Typ II – Eloxieren mit Schwefelsäure und Typ III – Harteloxieren mit Schwefelsäure.

Die Medizingeräteindustrie hat keinen eigenen, einzigartigen Standard für anodische Beschichtungen entwickelt, sondern verlässt sich stattdessen auf die militärischen Spezifikationen, wobei Typ II und Typ III am häufigsten verwendet werden. Während beide Schutz bieten, sind Beschichtungen vom Typ II im Allgemeinen ästhetisch ansprechender, während Beschichtungen vom Typ III eine höhere Abriebfestigkeit aufweisen, allerdings auf Kosten einer geringeren Ästhetik.

Schon vor COVID-19 führte das Streben nach einer wirksamen Sterilisation – insbesondere mit einem besseren Verständnis der im Krankenhaus erworbenen Infektionen – zum Einsatz chemischer Sterilisationsverfahren, die für eloxiertes Aluminium ziemlich korrosiv waren. Die Farbe und die anodische Beschichtung würden sich nach den ersten paar Sterilisationszyklen schnell verschlechtern und somit die Lebensdauer eines ansonsten leistungsfähigen medizinischen Geräts verkürzen.

Es wurden jedoch speziell Anodentechniken entwickelt, um diese Schwäche zu überwinden, sodass Hersteller medizinischer Geräte weiterhin Aluminium als Hauptbestandteil ihrer Geräte verwenden können. Um langlebige, wiederverwendbare medizinische Geräte herzustellen, muss ein medizinisches Anodisierungsmittel mindestens 50 bis 100 Zyklen der Sterilisation mit verdampftem Wasserstoffperoxid oder Peressigsäure oder der Verwendung eines stark alkalischen Reinigers ohne nennenswerten Verlust der Farbe oder der Beschichtungsintegrität überstehen. Eine anodische Beschichtung, die dieses Mindestmaß an Elastizität nicht aufrechterhalten kann, sollte nicht als gültige oder wirksame anodische Behandlung für medizinische Geräte angesehen werden.

Ein weiteres wichtiges Merkmal einer wirksamen anodischen Behandlung in medizinischer Qualität ist die glatte und gleichmäßige Oberfläche ohne lokale Verfärbung. Ebenso sollte es nicht matt erscheinen oder zu einer körnigen Oberfläche führen (es sei denn, dies ist der gewünschte Effekt).

Eine glatte und gleichmäßige Oberfläche ermöglicht Designern einen makellosen Hintergrund für Markierungen und ermöglicht es Gerätevermarktern, über die Qualität aller Aspekte des medizinischen Geräts zu sprechen. Insbesondere weist eine gleichmäßige Oberflächenbeschaffenheit auch darauf hin, dass die anodische Beschichtung gleichmäßig auf das Substrat aufgetragen wurde und keine Schwachstellen in der Beschichtung vorhanden sind, die zu beschleunigter Korrosion und Geräteausfällen führen könnten.

Neel Patel ist Vizepräsident bei Florida Anodize System & Technologies (FAST), einem ISO 13485-Anbieter von anodischen Aluminiumbeschichtungen. Er ist der Produktlinienführer für die medizinische und chirurgische Industrie bei FAST und auf anodische Oberflächenbehandlungen spezialisiert, die chirurgischen Sterilisationssystemen und chirurgischen Reinigungsmitteln standhalten.

Die in diesem Blogbeitrag geäußerten Meinungen sind ausschließlich die des Autors und spiegeln nicht unbedingt die von Medical Design and Outsourcing oder seinen Mitarbeitern wider.